C++程序設(shè)計(jì)教與學(xué)（教學(xué)大綱）

C++程序設(shè)計(jì)教與學(xué)（教學(xué)大綱）課程名稱：C++程序設(shè)計(jì)

C++Programming課程性質(zhì)：通修課程學(xué)分課時(shí)：4學(xué)分，64課時(shí)主講教師：所屬院系：某學(xué)院某系電話：E-mail：教學(xué)對(duì)象：全校本科生考核方式：平時(shí)出勤

10%課后作業(yè)

30%平時(shí)測(cè)試

10%期末考試

50%（上機(jī)測(cè)試）學(xué)術(shù)誠(chéng)信：本課程要求學(xué)生遵從《某大學(xué)學(xué)生違紀(jì)處分條例》、《某大學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)違紀(jì)處分實(shí)施細(xì)則》、《某大學(xué)考場(chǎng)紀(jì)律》的規(guī)定。教學(xué)方式：機(jī)房上課，注重編程實(shí)踐，課上理解老師的例子，課下認(rèn)真完成作業(yè)，作業(yè)之外盡量多做額外的編程練習(xí)題。出勤要求：需遵從《某大學(xué)本科生課堂學(xué)習(xí)規(guī)范》，不能無(wú)故缺席上課；上課專心聽(tīng)講，完成課上編程實(shí)踐；課后認(rèn)真復(fù)習(xí)課堂上的內(nèi)容，獨(dú)立完成教師布置的任務(wù)，并預(yù)習(xí)新課。學(xué)生缺勤不得多于總課時(shí)的四分之一。教師可以根據(jù)考勤情況決定學(xué)生是否可以參加考試、是否扣分。01課程簡(jiǎn)介本課程是面向全校本科生開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)課程之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力，要求學(xué)生不僅掌握高級(jí)編程語(yǔ)言的知識(shí)、編程技術(shù)和基本算法，更重要的是掌握程序設(shè)計(jì)的思想和方法，能靈活應(yīng)用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生將課堂所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，熟練掌握調(diào)試程序的技巧和編寫程序的方法。課程主要內(nèi)容包括：程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、順序/選擇/循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)、C++運(yùn)算符、C++數(shù)據(jù)類型、函數(shù)、數(shù)組、排序與查找、字符串、指針、結(jié)構(gòu)與聯(lián)合、對(duì)象和類、繼承與多態(tài)、模板、運(yùn)算符重載、輸入輸出、異常處理。02教學(xué)目標(biāo)本課程的教學(xué)目標(biāo)包括：1.讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。2.讓學(xué)生掌握C++程序語(yǔ)言的基本語(yǔ)法規(guī)則。3.讓學(xué)生能正確閱讀和分析使用C++語(yǔ)言編寫的程序。4.讓學(xué)生能夠運(yùn)用C++語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。5.讓學(xué)生熟練掌握程序調(diào)試的方法和技巧。6.讓學(xué)生熟練掌握結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的方法和技巧。7.讓學(xué)生了解并初步掌握實(shí)用程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試技術(shù)。8.讓學(xué)生具備用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)用程序的能力。03課程學(xué)習(xí)資料佟強(qiáng)，汪波，黃浩編著，C++程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2024.1204學(xué)習(xí)效果及達(dá)成途徑1.學(xué)習(xí)效果通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，希望達(dá)成的學(xué)習(xí)效果如下：（1）掌握C++編程，具備參加實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的能力。（2）掌握結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，能夠快速學(xué)習(xí)其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。2.達(dá)成學(xué)習(xí)效果的途徑編程需要長(zhǎng)期的思維訓(xùn)練，學(xué)好需要全面掌握C++語(yǔ)法的基礎(chǔ)上多刷題。05時(shí)間安排共16周，64學(xué)時(shí)，每周2次課，每次2學(xué)時(shí)。具體時(shí)間安排見(jiàn)教學(xué)內(nèi)容中的每一章。06教學(xué)內(nèi)容第1章條件語(yǔ)句【教學(xué)目的與要求】熟悉C++程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境。熟悉C++程序的結(jié)構(gòu)。學(xué)會(huì)編寫第一個(gè)C/C++程序。掌握條件語(yǔ)句if。理解C/C++語(yǔ)言中的非零即為真。【主要內(nèi)容】1.了解C++語(yǔ)言的基本符號(hào)2.了解C++語(yǔ)言的詞匯（關(guān)鍵詞、標(biāo)識(shí)符、常量、運(yùn)算符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等）3.熟悉C++程序的結(jié)構(gòu)：main函數(shù)、輸入輸出、注釋等4.能夠使用DevC++5.11開(kāi)發(fā)環(huán)境編輯、編譯、運(yùn)行和調(diào)試程序5.順序語(yǔ)句：賦值語(yǔ)句、表達(dá)式、復(fù)合語(yǔ)句、輸入、輸出語(yǔ)句和空語(yǔ)句等6.用if-elseif-else語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)7.能夠使用VisualStudio2022開(kāi)發(fā)環(huán)境編輯、編譯、運(yùn)行和調(diào)試CMake程序8.能夠使用VSCode編輯、編譯和運(yùn)行C++程序【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第1章?！咀鳂I(yè)與思考題】教材第1章的全部習(xí)題。第2章循環(huán)語(yǔ)句【教學(xué)目的與要求】掌握C++程序設(shè)計(jì)的三種循環(huán)語(yǔ)句：while循環(huán)、do-while循環(huán)、for循環(huán)。【主要內(nèi)容】1.用while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)2.用do-while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)3.用for語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第2章。【作業(yè)與思考題】教材第2章的全部習(xí)題。第3章語(yǔ)句進(jìn)階【教學(xué)目的與要求】掌握C++程序設(shè)計(jì)的三種語(yǔ)句：switch語(yǔ)句、continue語(yǔ)句、break語(yǔ)句?！局饕獌?nèi)容】1.switch語(yǔ)句2.continue語(yǔ)句3.break語(yǔ)句【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第3章?！咀鳂I(yè)與思考題】教材第3章的全部習(xí)題。第4章運(yùn)算符【教學(xué)目的與要求】掌握C++語(yǔ)言的算數(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、位運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符，以及各個(gè)雜項(xiàng)運(yùn)算符。了解運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性?！局饕獌?nèi)容】1.自增運(yùn)算符、自減運(yùn)算符2.條件運(yùn)算符3.逗號(hào)運(yùn)算符4.算數(shù)運(yùn)算符5.關(guān)系運(yùn)算符6.邏輯運(yùn)算符7.位運(yùn)算符8.賦值運(yùn)算符、復(fù)合賦值運(yùn)算符9.運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性10.*和&的作用11.作用域運(yùn)算符12.sizeof運(yùn)算符【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第4章?！咀鳂I(yè)與思考題】教材第4章的全部習(xí)題。第5章數(shù)據(jù)類型【教學(xué)目的與要求】理解C++的數(shù)據(jù)類型，包括各種內(nèi)置數(shù)據(jù)類型和用戶自定義數(shù)據(jù)類型?！局饕獌?nèi)容】1.數(shù)據(jù)類型概述2.指針和引用3.ASCII碼4.整數(shù)類型：char、short、int、long、longlong5.signed和unsigned修飾整數(shù)6.浮點(diǎn)數(shù)7.bool類型8.void類型9.enum枚舉10.typedef定義類型別名11.類型轉(zhuǎn)換【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第5章?！咀鳂I(yè)與思考題】教材第5章的全部習(xí)題。第6章函數(shù)【教學(xué)目的與要求】理解函數(shù)調(diào)用的原理，能夠區(qū)分函數(shù)的聲明和定義，理解并運(yùn)用遞歸、重載、默認(rèn)實(shí)參?！局饕獌?nèi)容】1.函數(shù)的聲明、定義和調(diào)用2.形式參數(shù)與實(shí)際參數(shù)，參數(shù)值的傳遞3.函數(shù)調(diào)用的原理4.函數(shù)重載5.默認(rèn)實(shí)參6.遞歸函數(shù)【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第6章【作業(yè)與思考題】教材第6章的全部習(xí)題。第7章函數(shù)進(jìn)階【教學(xué)目的與要求】理解C++程序的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，掌握全局變量、命名空間變量、局部變量、靜態(tài)局部變量之間的區(qū)別，理解并運(yùn)用函數(shù)參數(shù)傳遞的3種方式（傳值、傳地址、傳引用），理解內(nèi)聯(lián)函數(shù)，掌握分離編譯?！局饕獌?nèi)容】1.變量的作用域：程序的內(nèi)存結(jié)構(gòu)、全局變量、命名空間變量、局部變量、靜態(tài)局部變量、文字常量區(qū)、堆內(nèi)存。2.參數(shù)傳遞的方式：傳值、傳地址（形參為指針）、傳引用（形參為引用）。3.內(nèi)聯(lián)函數(shù)：使用inline關(guān)鍵詞修飾的函數(shù)，用于取代C語(yǔ)言中有參數(shù)的宏定義。4.分離編譯：創(chuàng)建頭文件，并使用編譯指令#ifndef和#define避免重復(fù)編譯?！窘虒W(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第7章【作業(yè)與思考題】教材第7章的全部習(xí)題。第8章數(shù)組【教學(xué)目的與要求】理解數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，理解數(shù)組下標(biāo)，掌握初始化數(shù)組的方法，理解數(shù)組和指針之間的關(guān)系，掌握將數(shù)組傳遞給函數(shù)的方法?！局饕獌?nèi)容】1.一維數(shù)組的定義和初始化2.一維數(shù)組和指針3.二維數(shù)組的定義和初始化4.二維數(shù)組和指針5.多維數(shù)組【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第8章【作業(yè)與思考題】教材第8章的全部習(xí)題。第9章排序與查找【教學(xué)目的與要求】排序算法和查找算法是一維數(shù)組的典型應(yīng)用。理解算法的時(shí)間復(fù)雜度，理解什么是排序算法的穩(wěn)定性。掌握冒泡排序、插入排序、選擇排序，以及折半查找算法?！局饕獌?nèi)容】1.算法的時(shí)間復(fù)雜度：O(1)、O(n)、O(logn)、O(n2)2.排序算法的穩(wěn)定性：相同關(guān)鍵字的記錄排序后次序是否發(fā)生改變。3.冒泡排序算法：依次比較相鄰的兩個(gè)數(shù)，將小數(shù)放在前面，大數(shù)放在后面。4.插入排序算法：從無(wú)序表中取出一個(gè)元素，把它插入到有序表中使其依然有序。5.選擇排序算法：從待排序的元素中選出最小的一個(gè)元素，放在已排好序的數(shù)列最后。6.折半查找算法：采用分治策略，可在最壞的情況下用O(logn)完成查找任務(wù)?！窘虒W(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第9章【作業(yè)與思考題】教材第9章的全部習(xí)題。第10章字符串【教學(xué)目的與要求】理解C字符串的結(jié)束符：空字符NUL（‘\0’），掌握字符數(shù)組中字符串的使用及初始化，理解const關(guān)鍵詞修飾指針的不同用法，理解字符指針數(shù)組，理解命令行參數(shù)與環(huán)境變量，掌握常用字符串函數(shù)的用法并了解其代碼實(shí)現(xiàn)。【主要內(nèi)容】1.字符數(shù)組：charbuf[100];2.const關(guān)鍵詞修飾指針：constchar*p和char*constp的區(qū)別。3.字符指針數(shù)組：constchar*names[]={“Tony”,“Mary”}。4.命令行參數(shù)與環(huán)境變量：intmain(intargc,char**argv,char**env);5.字符串函數(shù)：strlen、strcpy、strcat、strcmp、切分字符串。【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第10章【作業(yè)與思考題】教材第10章的全部習(xí)題。第11章指針進(jìn)階【教學(xué)目的與要求】理解指針的概念，學(xué)會(huì)使用指針，能夠用指針給函數(shù)傳遞參數(shù)，理解指針、數(shù)組和字符串之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)使用字符串?dāng)?shù)組，正確理解命令行參數(shù)，掌握動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存的方法。【主要內(nèi)容】1.指針的概念2.指針變量的聲明與指針變量的使用3.堆的概念4.使用new和delete動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存5.使用malloc和free動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存6.指針與數(shù)組7.字符串及相關(guān)函數(shù)（strlen、strcpy、strcat、strcmp等）8.命令行參數(shù)9.指針數(shù)組10.函數(shù)指針【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第11章【作業(yè)與思考題】教材第11章的全部習(xí)題。第12章結(jié)構(gòu)與聯(lián)合【教學(xué)目的與要求】掌握結(jié)構(gòu)的定義、結(jié)構(gòu)變量的定義以及訪問(wèn)結(jié)構(gòu)成員的方法，熟練使用結(jié)構(gòu)數(shù)組和結(jié)構(gòu)指針數(shù)組。理解字節(jié)對(duì)齊、位域以及聯(lián)合的概念?！局饕獌?nèi)容】1.定義結(jié)構(gòu)2.使用結(jié)構(gòu)變量：結(jié)構(gòu)指針、結(jié)構(gòu)成員的訪問(wèn)3.字節(jié)對(duì)齊4.位域5.結(jié)構(gòu)數(shù)組和結(jié)構(gòu)指針數(shù)組6.聯(lián)合【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第12章【作業(yè)與思考題】教材第12章的全部習(xí)題。第13章面向?qū)ο蟆窘虒W(xué)目的與要求】理解面向?qū)ο蟮母拍?，學(xué)會(huì)定義類和創(chuàng)建對(duì)象。理解數(shù)據(jù)抽象的概念，學(xué)會(huì)定義成員變量和成員函數(shù)。理解構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的概念，掌握初始化列表、拷貝構(gòu)造函數(shù)等相關(guān)知識(shí)。理解深拷貝的概念，并能在需要用的時(shí)候正確使用。理解this指針和類的靜態(tài)成員?！局饕獌?nèi)容】1.面向?qū)ο蠡A(chǔ)：面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)、定義類、創(chuàng)建對(duì)象、成員變量與成員函數(shù)。2.對(duì)象的創(chuàng)建與銷毀：構(gòu)造函數(shù)、初始化列表、析構(gòu)函數(shù)。3.拷貝構(gòu)造函數(shù)、淺拷貝與深拷貝。4.對(duì)象與類的關(guān)系：this指針、類的靜態(tài)成員?！窘虒W(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第13章【作業(yè)與思考題】教材第13章的全部習(xí)題。第14章類與對(duì)象的語(yǔ)法【教學(xué)目的與要求】掌握對(duì)象數(shù)組和對(duì)象指針數(shù)組的用法。掌握友元函數(shù)和友元類。學(xué)會(huì)const關(guān)鍵詞修飾對(duì)象的用法。掌握類的分離編譯?！局饕獌?nèi)容】1.對(duì)象數(shù)組與對(duì)象指針數(shù)組2.友元：友元函數(shù)與友元類3.const關(guān)鍵詞修飾對(duì)象4.類的分離編譯【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第14章【作業(yè)與思考題】教材第14章的全部習(xí)題。第15章繼承【教學(xué)目的與要求】通過(guò)繼承現(xiàn)有的類建立新類，理解繼承是如何提高軟件重用性的，學(xué)會(huì)使用繼承設(shè)計(jì)類的層次結(jié)構(gòu)。理解多繼承的概念，掌握虛擬繼承，學(xué)會(huì)從多個(gè)基類派生出新類并解決二義性。理解派生類對(duì)象構(gòu)建時(shí)，各個(gè)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序?！局饕獌?nèi)容】1.基類與派生類、繼承與組合2.繼承方式：公有繼承、私有繼承、保護(hù)繼承。3.派生類對(duì)象的構(gòu)造過(guò)程：構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序、析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序4.多繼承：多繼承導(dǎo)致的二義性、虛基類、派生類對(duì)象的構(gòu)造順序（多個(gè)基類時(shí)）【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第15章【作業(yè)與思考題】教材第15章的全部習(xí)題。第16章多態(tài)性【教學(xué)目的與要求】理解多態(tài)性的概念，能夠區(qū)分靜態(tài)多態(tài)性與動(dòng)態(tài)多態(tài)性。掌握虛函數(shù)的用法，理解虛函數(shù)表現(xiàn)出運(yùn)行時(shí)多態(tài)性的條件。理解虛析構(gòu)函數(shù)的作用。掌握純虛函數(shù)與抽象類?！局饕獌?nèi)容】1.靜態(tài)多態(tài)性2.虛函數(shù)與多態(tài)性：函數(shù)的覆蓋、虛函數(shù)、運(yùn)行時(shí)多態(tài)、無(wú)多態(tài)性的情況。3.虛析構(gòu)函數(shù)4.純虛函數(shù)與抽象類【教學(xué)總時(shí)數(shù)】4【參考資料】教材第16章【作業(yè)與思考題】教材第16章的全部習(xí)題。第17章模板【教學(xué)目的與要求】理解模板的概念，掌握定義和使用模板函數(shù)、模板類的方法，了解標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)中的常用容器類?！局饕獌?nèi)容】1.模板簡(jiǎn)介2.函數(shù)模板3.類模板4.繼承類模板5.類模板對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)【教學(xué)總時(shí)數(shù)】2【參考資料】教材第17章【作業(yè)與思考題】教材第17章的全部習(xí)題。第18章運(yùn)算符重載【教學(xué)目的與要求】理解運(yùn)算符重載的概念和運(yùn)算符重載的規(guī)則，掌握使用成員函數(shù)和非成員函數(shù)重載運(yùn)算符的方法?！局饕獌?nèi)容】1.重載運(yùn)算符：使用成員函數(shù)和非成員函數(shù)重載2.運(yùn)算符重載的規(guī)則3.重載流運(yùn)算符：流插入運(yùn)算符“<<”、流提取運(yùn)算符“>>”4.重載一元運(yùn)算符：前綴自增運(yùn)算符“++obj”，后綴自增運(yùn)算符“obj++”、前綴自減運(yùn)算符“--obj”，后綴自減運(yùn)算符“o