信息学竞赛中可能用到的C++语法

信息学竞赛中可能用到的C++语法

冯文科

虽然我们总是习惯写“C/C++”，其实大家都知道C与C++是两种不同的语言：C++是C的“超集”——它“几乎”完全兼容C的语法，同时也提供非常多特有的语法与概念。

本文并不想全面介绍C++的语法与概念——那足够写一本一寸多厚的专业书籍——只是将信息学竞赛中可能要用到的C++语法做个简要介绍，它们的加入将使您原有的C程序更简洁、清晰，书写更方便。

首先要说明的一点是：C++程序源文件的扩展名是“cpp”，而不是C程序的“c”，这也是多数编译器识别一个源程序是C++程序还是C程序的标准。由于C++是C的“超集”，因此您可以在“*.cpp”文件中原样书写C程序而且“几乎”不会遇到什么问题。特别强调：本文中介绍的语法，都是只能在“*.cpp”文件中使用的C++语法，C语言的编译器不会编译通过。（本文中所有源程序都在Dev-C++中编译通过。）

一、输入输出流。

C++中对输入输出部分做了很大的修改，C语言中使用scanf、fscanf、printf、fprintf进行的输入输出工作都由对“流(stream)”的操作代替了。您可以向一个输出流中用“<<”符号“插入”一些内容——相当于输出，也可以用“>>”符号从一个输入流中“提取”一些内容——相当于输入。

［例1］（从键盘读入及向屏幕输出）从键盘读入两个整数，由小到大排序后输出，用空格分开。

［源程序］

#include //要使用输入输出流必须的头文件,注意没有“.h”

using namespace std; //要使用cin与cout必须包括的命名空间

int main(int argc, char *argv[])

{

int a, b;

cin>>a>>b; //cin是标准输入流，此语句从键盘输入两个整数，依次存入a、b中

if(a

cout<

else

cout<

return EXIT_SUCCESS;

}

4

3

若从键盘输入：

3

则输出

4

通过上面的例子，相信您已经对输入输出流的使用有了一个大概的了解。下面一个例子演示如何利用输入输出流对文本文件进行读写操作，您也将从这个例子开始逐渐看到C++

1

语法的方便之处。

［例2］（文件的输入输出）从文件中输入两个整数，由小到大排序后输出到中，用空格分开。

［源程序］

#include //要使用文件输入输出流必须的头文件

using namespace std; //要使用ifstream与ofstream必须的命名空间

ifstream inf(""); //定义文件输入流inf，并关联到

ofstream ouf(""); //定义文件输出流ouf，并关联到

int main(int argc, char *argv[])

{

int a, b;

inf>>a>>b; //从inf中输入两个整数

if(a

ouf<

else

ouf<

return EXIT_SUCCESS;

}

4

3

如果的内容为：

3

则的内容为：

4

由例2可以看出，对文本文件的输入输出与标准输入输出从格式上讲是一致的，只是需要定义一下文件输入输出流，且定义时只需说明文件名即可，文件的打开与关闭动作是C++自动完成的，用户不必处理，这样就不会出现忘记关闭文件而丢失数据的情况了。

二、“//”开始的单行注释。

上面的两个例子中其实已经使用这个语法了，一个语句行中从“//”开始后面的文字都是注释——换行后就不是了，因此这是“单行注释”，与常用的“/*”、“*/”不同。

三、有了bool类型。

C++也有“真正”的布尔类型了，就是“bool”，布尔型的变量可以有两个值true和false。其中“bool”、“true”和“false”都成为了C++的关键字。

四、可以按需要随时定义变量。

在C语言中，变量只能定义在所有可执行语句之前，这样，每当我们需要定义一个新变量时，都要向前翻。在C++中就不用，您可以“随时随地”地定义变量，当然，同一作用域中的变量仍然是不准重名的。这在下面的例子中可以看到。

五、结构体（struct）的名称、共用体（union）的名称及枚举（enum）的名称都可以直接用

2

做类型名而定义变量。

直接用一个例子来说明即可。

［例3］（结构体语法）从文件中读入十个学生的姓名与成绩，将学生信息按成绩由大到小排序后输出到中，每个学生一行。

［源程序］

#include

using namespace std;

#define N 10

ifstream inf("");

ofstream ouf("");

struct stu //定义结构体stu

{

char name[20];

int score;

};

int main(int argc, char *argv[])

{

int i;

stu data[10]; //结构体名称“stu”可以直接用于定义变量

for(i=0;i

inf>>data[i].name>>data[i].score;

int j; //在使用前定义变量

for(i=0;i

for(j=N-1;j>i;j--)

if(data[j].score>data[j-1].score)

{

stu t;

t=data[j];

data[j]=data[j-1];

data[j-1]=t;

}

for(i=0;i

ouf<

return EXIT_SUCCESS;

}

如果的内容为：

zhang 80

wang 74

li 95

3

zhao 96

chen 90

xiao 100

qian 80

sun 66

liu 75

dong 80

则的内容为：

xiao 100

zhao 96

li 95

chen 90

zhang 80

qian 80

dong 80

liu 75

wang 74

sun 66

六、new与delete。

new与delete都是C++的关键字，用于动态申请与归还内存，比C语言中原有的malloc与free函数要方便。

［例4］（new与delete）new与delete的练习。

［源程序］

#include

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])

{

int *p;

p=new int; //为指针p申请一个整数的空间，new后的类型必须与*p的类型一致

*p=3;

cout<<*p<

delete p; //归还空间，不必指出归还多少

return EXIT_SUCCESS;

}

程序最终输出：

3

new与delete的另一个用途就是动态数组——即事先无法确定大小的数组，使用时按需分配空间，这里要用到C语言的一个概念：一维数组名实际是指针变量。

［例5］（动态数组）文件中有n个学生的姓名和成绩，请将学生信息按成绩由大到小

4

排序后输出到文件中。每个学生一行。文件的结构为：首行一个整数，表示学生个数n，以下n行每行一个姓名与成绩，用空格分开。

［源程序］

#include

using namespace std;

ifstream inf("");

ofstream ouf("");

struct stu

{

char name[20];

int score;

};

int main(int argc, char *argv[])

{

int i, n;

stu *data; //定义一个stu的指针，用于分配数组

inf>>n;

data=new stu[n]; //分配n个stu的空间，由data指向

for(i=0;i

inf>>data[i].name>>data[i].score; //使用时与静态数组没区别

int j;

for(i=0;i

for(j=n-1;j>i;j--)

if(data[j].score>data[j-1].score)

{

stu t;

t=data[j];

data[j]=data[j-1];

data[j-1]=t;

}

for(i=0;i

ouf<

delete [] data; //回收空间，注意回收数组空间要用[]，不必指定归还大小

return EXIT_SUCCESS;

}

七、引用变量

在C语言中，函数的参数可以用数值变量或指针来传递。在C++中，函数的参数有了第三种传递方法——引用传递。效果上等同于PASCAL中的var变量，可以在函数中修改变量的实际参数的值。比如下面的例子就使用了引用参数。

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［例6］（引用参数）写一个函数，交换两个变量的值。

［源程序］

#include

using namespace std;

void swap(int &a, int &b) //引用参数，形参前加&符号表示引用

{

int t;

t=a; //交换变量的值

a=b;

b=t;

}

int main(int argc, char *argv[])

{

int a, b;

cin>>a>>b;

cout<

swap(a, b); //实现变量值的交换

cout<

return EXIT_SUCCESS;

}

如果输入

2 3

则输出

2 3

3 2

八、结构体的构造函数与析构函数

构造函数和析构函数原本是“类”中的概念，但在结构体中也可以使用。大家知道结构体中可以包括各种各样的变量，称做它的“成员”。在C++中，结构体里面甚至可以包括函数，称为它的“方法”。其中最重要的两个方法就是构造函数与析构函数。构造函数是在定义结构体变量（或用new分配空间时）被自动运行的函数，而析构函数则是当变量退出作用域（或用delete归还空间）时被自动运行的函数。因此在构造函数中通常放入初始化的代码，比如指针清NULL之类，而在析构函数中，大多放入清理代码，比如归还申请的空间等。由于这两种函数是被自动运行的，因此可以避免结构体成员没有初始化、内存没有回收等问题。

构造函数和析构函数可以象定义变量一样写在结构体中，但名字是确定的：构造函数必须与结构体名称相同，析构函数必须是结构体名称前加“~”符号。

下面通过一个例子来说明。

［例7］（结构体中的构造函数与析构函数）从输入文件中读入n（n>=10000）个整数，然后查找m（m>=5000）个整数是否在其中，并将结果输出到中。的结构：首行两个整数，分别表示n和m，其后是n+m行，每行一个整数。前n行是原始整数，后m

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行是待查整数。中输出m行，每行一个整数，表示待查的整数，空格后是“IN”或“OUT”，表示该数是否在原始集合中，输出时请保持输入时m个数的前后次序。

［算法分析］

由于原始集合较大，采用顺序查找明显是不行的。因此决定使用二叉搜索树（BST，当然也可以考虑快速排序后的二分或用哈希表）。

［源程序］

#include

using namespace std;

struct node //二叉树结点结构体

{

int data;

node *left, *right;

node() //构造函数，使初始化工作自动完成，函数名与结构体名相同

{

left=NULL;

right=NULL;

}

~node() //析构函数，使清理工作自动完成，函数名为结构体名前加“~”

{

left=NULL;

right=NULL;

}

};

node *root=NULL; //BST的根

int n, m;

ifstream inf("");

ofstream ouf("");

void build() //构造BST

{

int i, d;

inf>>d;

root=new node; //先读入一个，建个“最小的树”

root->data=d;

for(i=0;i

{

inf>>d;

node *temp;

temp=root;

while(true)

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if(d>temp->data)//向右枝查找

{

if(temp->right!=NULL)

temp=temp->right;

else

{

temp->right=new node; //插入

temp=temp->right;

temp->data=d; //只处理data即可，left与right

//已经在new时通过构造函数自动设置为NULL了。

break;

}

}

else if(ddata) //向左枝查找

{

if(temp->left!=NULL)

temp=temp->left;

else

{

temp->left=new node; //插入

temp=temp->left;

temp->data=d;

break;

}

}

else //出现相同整数，则不再处理

break;

}

}

bool search(int d) //查找BST

{

node *temp;

temp=root;

while(temp!=NULL)

if(d==temp->data)//找到

break;

else if(d>temp->data)//向右枝查找

temp=temp->right;

else//向左枝查找

temp=temp->left;

if(temp==NULL)

return false;

else

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return true;

}

void clear(node *&root) //删除BST

{

if(root==NULL)

return;

clear(root->left);

clear(root->right);

delete root;//归还空间，自动执行析构函数

}

int main(int argc, char *argv[])

{

inf>>n>>m;

build();

int i, d;

for(i=0;i

{

inf>>d;

if(search(d))

ouf<

else

ouf<

}

clear(root);

return EXIT_SUCCESS;

}

以上是在编写OI程序时可能会用到的C++语法，虽然并不复杂，却可以使编写过程更加方便，减少出错的概率。

2005年9月7日

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