详情
本书采用单元和课的形式，通过30个寓教于乐且贴近中学生学习和生活，符合中学生认知的编程案例，帮助学生学习和掌握C++的编程思维和方法。
本书利用流程图厘清编程思路，进而剖析解决问题必须的C++知识，包括常量、变量、顺序结构、选择结构、循环结构、数组、函数、文件操作、算法等。在此过程中，学生可以通过探索体会到编程的乐趣和魅力，并学会运用计算思维来解决问题。
本书适合中学生自主学习使用，可作为青少年编程竞赛的教材，也可作为信息技术教师学习C++语言的入门教材。
书名：中学生C++创意编程
ISBN：978-7-115-58910-1
本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。
您购买的人民邮电出版社电子书仅供您个人使用，未经授权，不得以任何方式复制和传播本书内容。
我们愿意相信读者具有这样的良知和觉悟，与我们共同保护知识产权。
如果购买者有侵权行为，我们可能对该用户实施包括但不限于关闭该帐号等维权措施，并可能追究法律责任。
著 方其桂
责任编辑 牟桂玲
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
读者服务热线：(010)81055410
反盗版热线：(010)81055315
本书采用单元和课的形式，通过30个寓教于乐且贴近中学生的学习和生活、符合中学生认知的编程案例，帮助中学生学习和掌握C++的编程思维和方法。
本书利用流程图厘清编程思路，进而剖析解决问题必需的C++知识，包括常量、变量、顺序结构、选择结构、循环结构、数组、函数、文件操作、算法等。在此过程中，学生可以通过探索体会编程的乐趣和魅力，并学会运用计算思维来解决问题。
本书适合中学生自主学习使用，可作为青少年编程竞赛的教材，也可作为信息技术教师学习C++语言的入门书。
我们编写本书，不是期望将读者培养成软件工程师，而是想让今天的青少年初步了解编程，感受编程。编程并不是一件高深莫测的事情，而是一种乐趣、一种享受，是为明天种下一粒待萌发的种子。
想在信息技术无处不在的世界里，更高效地使用它，就必须学会编程；想更好地读懂世界、适应世界、创造未来世界，就要学会编程。学会编程就拥有了一笔宝贵的“人生财富”。学编程，不仅可以提升同学们的自信心，增强成就感，还可以培养同学们的科学探究精神，养成严谨、踏实的良好习惯。学习编程的四大理由如下。
编程就好比解一道数学难题，首先需要把复杂的问题分解成一个一个简单的小问题，然后逐一突破，最终解决复杂的问题。在这个过程中，同学们的抽象逻辑思维能力能够得到很好的锻炼。
在编程的世界里，犯错是常态，可以说编程就是一个不断试错的过程，但它的调试周期较短，试错成本较低。这样，同学们在潜移默化中内心会变得越来越强大，能以更加平和的心态面对挫折和失败。无论在哪个人生阶段，良好的心态始终是社会生存的重要支撑。
爱玩是每个孩子的天性，而编程学习却是一个要求非常专注的过程，这对大部分同学来说是一项挑战。但是编程学习有一个有别于其他学科的巨大优势，那就是可以实现游戏化学习，趣味性十足。这可以让同学们沉浸在编程学习情境中，在无形中提升学习专注力。
编程注重知识与生活的联系，旨在培养同学们的动手能力。编程能够让同学们的想法变成现实，对同学们的创新能力、解决问题能力、动手能力的提升有很大的帮助。
C++是目前非常流行的一种编程语言，它是由C语言发展而来的。C++的语法结构是很多编程语言的基础。目前，全国编程竞赛使用C++作为比赛语言，故C++也成为各类学校与培训机构主要教授的编程语言之一。
学习编程，绕不开代码。中学生可直接学习C++，这对培养同学们的编程能力很有帮助。长远来看，若将来打算走竞赛的道路，学习C++编程也是有必要的。
本书以单元和课的形式编排，从简单的例子着手，逐渐增加编程项目的难度；以程序讲解为中心，注重算法设计。本书的主要特点如下。
● 利用故事情境引发学生思考，既独具匠心，又妙趣横生。
● 利用流程图厘清思路，激发学生的学习兴趣，培养学生的计算思维。
● 通过探究与实践，让学生在解决问题的过程中体会到编程的乐趣和魅力。
● 通过分层次练习，探索解决问题的方法。
● 利用微课视频，辅助学生突破学习难点。
本书是一本C++编程的启蒙书，希望通过本书能让中学生和更多的读者爱上编程。本书适合以下读者阅读。
● 想学编程的中学生。
● 想教中学生编程的老师和家长。
● 想在轻松、有趣的环境下探索编程的爱好者。
本书附赠了与书内容同步的PPT课件和微课视频。读者扫描图书封底的二维码，即可获得本书配套资源的下载链接。
我们希望读者在计算机旁阅读本书，遇到问题就上机实践，有不懂的地方可以观看我们提供的微课视频。更希望读者有固定的学习时间，然后坚持学下去。
参与本书编写工作的有省级教研人员，以及全国、省级优质课竞赛获奖教师，他们不仅长期从事计算机教学方面的研究，而且都具有丰富的计算机图书编写经验。
本书由方其桂担任主编，李怀伦、董俊担任副主编。本书的第1单元、第8单元由董俊编写，第3单元由杨艳萍编写，第4单元由冯士海编写，第5单元由王丽娟编写，第2单元、第6单元和第7单元由李怀伦编写，随书配套资源由方其桂整理并制作。
虽然我们有着10多年撰写计算机图书的经验，并认真构思，反复审核、修改，但书中仍难免有一些疏漏。我们深知一本图书的好坏，需要广大读者去检验，在这里，我们衷心希望您对本书提出宝贵的意见和建议。我们的联系邮箱是muguiling @ ptpress.com.cn。
方其桂
当我们使用鼠标双击电脑上的歌曲文件时，就能聆听到优美的旋律；当我们用手指在手机相册中划动时，就可以浏览漂亮的照片；当我们对着家庭机器人说“开灯”时，客厅的灯就亮了……这些都是人和机器的“交流”。机器之所以能和人交流、理解人的“意图”，并根据人的指令一步一步去工作，完成某种特定的任务，是因为机器内部有事先编写好的程序。这些程序都是使用程序设计语言编写而成的，而编写的过程就是编程。
目前，C++是主流的编程语言之一。C++语言结构简洁、操作方便、易上手，因此非常适合初学者。本单元我们就一起来认识一下C++语言吧！
学习内容
第1课 拥有魔法盒——软件安装
第2课 求生者密码——编程体验
第3课 交换身份牌——数据类型
第4课 绝地闯关卡——算术运算
扫一扫，看视频
在“哈利•波特”系列小说中，每一个入门魔法师要想到魔法学校去，都必须到9¾站台去乘坐列车。修炼编程魔法的同学也一样，要想入门编程世界，必须先获取与计算机交流的魔法盒，这样才可以给计算机下达指令，指挥计算机做我们想让它做的事情。那么获取这个魔法盒，就是我们学习编程的第一步。
编程任务：下载并安装Dev-C++软件，打开编程的大门。
从网络上搜索并下载Dev-C++软件，然后将其安装到自己的计算机中。
？问题1
如何下载并保存Dev- C++软件？
？问题2
如何安装Dev- C++软件？
编写程序，我们可以使用Microsoft Word、记事本等软件，但如何让计算机运行程序、接收指令呢？这就需要一个编译软件，我们通常将其称为集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）。支持C++语言的集成开发环境有很多，如C-Free、C++ Builder、Visual Studio、DEV-C++等。本书给大家推荐的是Dev-C++，这个集成开发环境比较简洁，目前在中小学编程中应用得比较广泛。
（1）登录Dev-C++软件的官方网站，单击“Download”按钮。
（2）按下图所示进行操作，下载并保存Dev-C++软件。
按下图所示进行操作，就可以成功地将Dev-C++软件安装到计算机中。
（1）设置语言。初次运行安装好的Dev-C++软件，系统会提示选择语言，这里我们可以选择“简体中文/Chinese”。
（2）设置字体和字号。单击“工具”→“编辑器选项”，在“编辑器属性”对话框中单击“显示”选项卡，在该选项卡中设置Dev- C++编辑器的字体为Consolas，字号为10。
人说的话计算机是不能直接“听懂”的，计算机之所以能和人进行交流，是因为有程序这个“传令官”。我们通过使用和人类的自然语言比较接近的程序设计语言（如C++、Java等）在程序中表达我们的“旨意”，而程序则负责调度各种计算机资源来实现我们下达的“旨意”。但C++、Java等程序设计语言是高级语言，计算机也不能直接“听懂”，需要一个“翻译官”把高级语言翻译成低级语言——机器语言，这就是编译器的作用。
将Dev-C++软件安装、设置好之后，双击桌面上的快捷方式图标
，即可运行该软件。然后选择“文件”→“新建”→“源代码”命令，就可以看到下图所示的软件使用界面。编写程序代码、运行程序等操作都是在该界面中进行的。
扫一扫，看视频
“密室逃脱”游戏中，求生者的主要任务就是尽快破译密码机，这样才不会被监管者发现，因此如何在短时间内破译更多的密码机是逃生的关键。玩家杰克发现了一个通用密码——*#06#，每次只需要在计算机屏幕上输出“*#06#”，就能快速破译一个密码机。
编程任务：编写程序，在计算机屏幕上输出密码“*#06#”。
利用Dev-C++软件编写程序，程序功能是输出一串字符“*#06#”。
？问题1
如何编写输出程序代码？
？问题2
如何编译运行程序？
若使用C++语言，实现在计算机屏幕上输出一串字符，需要用到cout语句输出指令，而指令需要在包含头文件和主函数的框架中执行。后面讲到的每个程序都需要在此框架中执行，初学者可先记住此框架，后面慢慢理解其含义。
程序流程图如下图所示。
启动Dev-C++软件，选择“文件”→“新建”→“源代码”命令（或按<Ctrl>+<N>组合键），新建一个源代码文件，默认名称为“未命名1”。要养成良好的编程习惯，即为每次新建的程序文件重新命名。
cout是输出语句，它的语法格式如下。
格式：cout<< ;
示例：cout<<"Hello world"; //输出Hello world
cout<<6+2; //输出8
功能：输出一个字符常量或一个表达式的值。输出的内容如果用英文的双引号标识，则内容为字符常量，cout语句将按原样输出；如果没有用英文的双引号标识，则内容为表达式，cout语句将输出表达式的值。
程序代码编写好之后，需要将程序指令翻译成机器语言，让计算机执行，这就是编译。编译的过程需要在Dev-C++中完成。
通常是先编译程序再运行程序。在“运行”菜单中选择“编译”命令，如果提示编译成功，就可以运行程序；也可以在“运行”菜单中选择“编译运行”命令，或者按<F11>键，编译并运行程序。
如果代码中有编写错误，编译时会有红色文字提示，只有先修改代码才能再次尝试编译。
在代码编辑区编写程序代码，并以“1-2-1.cpp 第2课 求生者密码——编程体验”为文件名保存。
文件名 1-2-1.cpp 第2课 求生者密码——编程体验
程序运行结果如下图所示。
在本程序中，我们可以理解为除了第5行的输出语句，其他行的代码构成了C++程序的基本框架，此框架在后面讲到的每个程序中都有应用，读者需牢记。第5行的位置是写程序的地方。本程序是输出一句话，所以就用输出语句cout来实现。
在编写程序代码时，除了头文件#include<iostream>和主函数外，每一行语句指令要结束时，其后面都要加上一个英文分号。这个英文分号常常被编程初学者遗漏。此外，要注意代码字母的大小写，指令中出现的符号都是英文符号；不要滥用空格，应合理缩进代码，以保证程序的美观性和可读性。
如果程序中有多个要输出的内容，如要输出表达式“54*78”以及它的值，我们就可以这样写程序：
cout<<"54*78="<<54*78;输出结果：
54*78=4212如果程序中需要多行输出，就要在需要换行的地方加上换行指令endl。例如，要分两行输出“我是中国人，我爱我的祖国！”，我们就可以这样写程序：
cout<<"我是中国人,"<<endl;
cout<<"我爱我的祖国!";也可以这样写：
cout<<"我是中国人,"<<endl<<"我爱我的祖国!";程序运行结果如下图所示。
下图所示的程序代码，其功能是计算并输出12的平方值，其中有两处错误，请你改正。
练习1
修改程序：①
②
试编写一个程序，输出下图所示的金字塔图形。
扫一扫，看视频
在“三国杀”桌游中，每个玩家都只能有一张身份牌，并且每个玩家有一次赠送身份牌的机会，但每个玩家不能同时有两张身份牌。本轮游戏有3个玩家，玩家a的身份牌是刘备，玩家b的身份牌是曹操，玩家c没有身份牌，现在a和b两个玩家想交换身份牌，他们应该如何操作呢？
编程任务：在符合游戏规则的情况下，帮助a、b两个玩家交换他们的身份牌。
游戏中，玩家a的身份牌是刘备，玩家b的身份牌是曹操，若要交换身份牌，不能直接把玩家b的身份牌赠送给玩家a。因为如果直接给，玩家a的身份牌只能被直接丢弃，不能赠送给玩家b，所以只能先把玩家a的身份牌保存起来，再把玩家b的身份牌赠送给玩家a。
？问题1
如何存放a、b、c这3个数？
？问题2
如何交换a、b两个数？
为了方便表示，我们把刘备的身份牌当作1、曹操的身份牌当作2，那么就可以表示为a=1、b=2，然后借助玩家c来交换a、b的值。
由下图可以清楚地看出，要交换a、b的值，可以通过以下3步操作来完成。
第1步：把玩家a的身份牌赠送给玩家c。
第2步：把玩家b的身份牌赠送给玩家a。
第3步：把玩家c的身份牌赠送给玩家b。
程序流程图如下图所示。
顾名思义，变量就是可变的量，它在计算机中起到“容器”的作用，用于存储数据。变量可以通过变量名来访问。简单地说，类似于在计算机存储空间里开辟一个小空间，用于存放数据，这个空间的名称就是变量名。这个空间有多大取决于变量的数据类型。声明变量的语法格式如下。
格式：数据类型 变量名;
示例：int a;
功能：声明一个整型的变量a。
声明变量的时候，首先要声明变量的数据类型，也就是每个数据在计算机中存储时都需要先指定数据类型。在C++中，常用的数据类型有整型和浮点型，此外还有字符型和布尔型。
| 数据类型 |
类型说明符 |
数值范围 |
示例 |
|
|---|---|---|---|---|
| 整数 |
整型 |
int |
-2147483648～2147483647 |
int n=100 |
| 超长整型 |
long long |
-9.2E18～9.2E18 （约19位的整数） |
long m=123456789 |
|
| 实数 |
单精度浮点型 |
float |
-3.4E38～3.4E38 |
float a=3.141592 |
| 双精度浮点型 |
double |
-1.7E308～1.7E308 |
double s=0.6180339887498 |
|
| 字符型 |
char |
用单引号引起来的单个字符 |
char ch='A' |
|
| 布尔型 |
bool |
表示真（1）或假（0） |
bool c=true |
|
本案例中，声明的3个整型变量可以写成如下形式：
int a,b,c;在程序中，如何把玩家b的身份牌传给玩家a呢？可以用赋值语句来实现。在C++语言中，赋值语句是由赋值表达式加上英文的分号构成的表达式语句，如a=b;，意思是把b的值赋给a，a原来的值被替换掉。其中，“=”称为赋值运算符或赋值号。注意：一定是把右边的值或表达式赋给左边的变量。
格式：变量=常数/变量/表达式；
功能：将“=”右边的值赋给左边的变量，如a=a+1;，意为将变量a的值增加1后重新赋值给变量a。
在代码编辑区编写程序代码，并以“1-3-1.cpp 第3课 交换身份牌——数据类型”为文件名保存。
文件名 1-3-1.cpp 第3课 交换身份牌——数据类型
选择“运行”→“编译运行”命令，运行程序，结果如下图所示。
说明变量a的值已由原来的1变成了2，变量b的值已由原来的2变成了1。
本程序中，定义了3个整型变量，用于存放身份牌信息。a和b是有初始值的，要使两数交换，不能直接让a=b、b=a，因为若这样操作，a中原来的值会丢失。
对于本程序，初学编程的同学最易犯的错误是语句后忘记加分号；其次，第8行语句输出a和b时，中间要加个空格，否则输出的两个数会紧挨着，不容易区分。
同学们还可以尝试交换其他类型的两个数。例如，交换两个float类型的数，其程序代码如下。
想一想，如果要将一个int类型的数与一个float类型的数交换，其程序代码应该如何修改呢？
编写C++程序，一般需经历以下4个步骤。
● 分析问题：理解程序需求。
● 设计算法：构思解决问题的思路，用流程图或者自然语言描述。
● 编写程序：将设计好的算法转换成程序代码。本书中编写的程序是用C++编译器编写的扩展名为“.cpp”的源文件。
● 调试运行：编译运行、调试程序。
在一个程序中，可能要使用多个变量。为了区别不同的变量，必须赋予每一个变量不同的名称，这个名称称为变量名。为了增强程序代码的可读性和易维护性，变量的命名必须遵守一定的规则。在C++中，变量的命名规则如下。
● 变量名只能由字母（A～Z，a～z）、数字（0～9）和下划线“_”组成。
● 变量名中的第一位必须是字母或者下划线。
● 不能使用C++中的关键字来命名变量，以避免冲突。例如，不能使用main、int、if等关键字命名变量。
● 变量要先定义后使用，并且变量名要区分英文大小写。
● 变量名的长度一般不超过8个字符。
下面程序的功能是输入一个圆的半径值，求该圆的面积。其中有两处错误，请你改正。
练习1 计算圆的面积
修改程序：①
②
阅读下面的程序，写出运行结果，然后上机验证。
练习2
输出：
扫一扫，看视频
在“绝地生存”游戏中，玩家被空降到一个荒无人烟的海岛上。每个玩家只能靠自己的智慧在海岛上生存。假设该游戏一共有10个关卡，每个关卡入口处都有一个补给站，但是只有回答对补给站的问题，才能享受补给。补给站的问题都很简单，就是给出一个数字，让你快速计算出这个数字的平方。10个关卡给出的数字会越来越大，口算也会越来越困难，所以需要你通过编程来协助解决这个问题。
编程任务：计算一个数字的平方是多少。
本课的编程任务实际上就是编写一个程序，实现输入一个数字，输出这个数字的平方的功能。
？问题1
如何输入一个数字？
？问题2
如何表示一个数字的平方？
根据第3课所学内容可知，我们需要先声明两个变量来存储这个数字和它的平方，这两个变量为整型。求解过程如下。
第1步：声明两个整型变量a、s。
第2步：输入a。
第3步：计算s。
第4步：输出s。
程序流程图如右图所示。
输入数据，我们可以使用cin语句。例如，本程序中要输入数字a，则可以这样写程序：
cin>>a；
计算a的平方，在数学中就是两个a相乘，表示为a•a。在C++语言中，乘号用星号“*”表示，a的平方就可以表示为a*a。
在代码编辑区编写程序代码，并以“1-4-1.cpp 第4课 绝地闯关卡——算术运算”为文件名保存，如下图所示。
文件名 1-4-1.cpp 第4课 绝地闯关卡——算术运算
选择“运行”→“编译运行”命令，运行程序，输入98，程序运行结果如下图所示。
在编写本程序代码时，注意要根据题意来确实变量的数据类型。第3课中我们学到int类型的数据最多能表示2147483647，也就是说a*a的值不能超过2147483647，所以这个程序只能计算不超过46340的平方。
如果本程序中给出a的取值范围是1～200000，那么这个程序该如何编写呢？
除了“*”之外，C++中还有其他的算术运算符，如“/”“+”等。常用的几个算术运算符的作用及应用示例如下表所示。
| 算术运算符 |
+ |
- |
* |
/ |
% |
|---|---|---|---|---|---|
| 作用 |
加 |
减 |
乘 |
除 |
求余 |
| 示例 |
6+2=8 |
9-7=2 |
2*3=6 |
7/2=3 |
7%4=3 |
其中，求余运算符是数学中没有的。在计算机中，余数是可以直接求出来的。在程序编写中经常用到求余运算，例如判断一个数是不是偶数，只需要判断这个数除以2有没有余数就可以了。
有的同学可能会问，7除以2的结果为什么是3，而不是3.5呢？这是因为在C++中除法运算与数据的类型有关，如果除数和被除数都是整型，那么除法运算的结果也是整型，且会自动抹去小数部分，如15/4的值是3。但是，如果除数和被除数或其中之一为浮点型，那么运算结果为浮点型，如7/2.0=3.5。
在学习编程的初期，很多同学不知道如何编写程序，这里给同学们总结了简单程序一般的组成结构，同学们可以根据这个组成结构编写程序、解决问题。
● 变量声明：考虑该程序需要几个变量，这些变量都是什么类型。
● 数据输入：考虑程序中哪些数据是已知的，哪些数据是需要输入的。
● 数据计算：根据输入的数据或已知的数据计算要求的数据。
● 数据输出：把最后要求的数据输出。
下面程序的功能是输入一个整数a（1<a<20000），输出a的三次方。请在横线处补充缺失的语句，使程序完整。
练习1
语句①：
语句②：
阅读下面的程序，写出运行结果，然后上机验证。
练习2
输入：10 3
输出：
假设一个笼子里有鸡和兔两种动物，据统计，笼子里有30个头、90只脚。试编写一个程序，计算笼子里鸡和兔各有多少只。
