1、教程特色

1.1 面向在线评测

计算机是一门应用科学，不用是不可能真正学会的。本教程用PTA构建习题，从易到难构建内容，理论学习主要的针对目标是解决在线评测的问题，以问题为导向进行实战学习。事实上，PTA，CSP，LeetCode等在线评测网站的不断练习，对学生未来读研和找工作都具有巨大的好处。

1.2 简明有用

大学中目前普遍存在的现象就是课时不足。如何在有限的课时里让学生掌握最主要的部分是一个挑战。因此在书写本教材时，不求面面俱到，只要学生能对实战编程的要点进行掌握即可。例如switch，goto等不建议使用的语法，在本教程中不会出现。知识学习有用即可，“多”绝大部分时候都是给学生带来负面影响，阻碍学习的积极性。

1.3 易用原则

作为第一门编程课，很多同学迟迟不能入门，这是对计算机专业认知的一个重要阻碍。因此本教程在构造时，从问题下手，对于解决同一问题的多种方法，讲解最简单的方式，让学生快速入门，建立成就感，形成正反馈。易用原则对学习是一个重要的原则。
例如在输入方式上，可以用C语言的scanf，也可以用C++的cin，但是很明显cin在书写和理解上都要更加简单方便，因此教程中忽略对scanf的讲解。

1.4 算法优化

在线评测都有时间和内存要求，教程中会有很多优化算法，帮助学生用最优的方式解决问题。

2. 计算机基本原理

现代电子计算机仍然没有超出由匈牙利科学家冯.诺依曼(von Neumann) 于1945年提出的冯.诺依曼体
系结构的范畴。在该结构中，计算机被认为由5大部件组成，如下图所示。

图1.1 冯.诺依曼体系结构
存储器又分为内部存储器及外部存储器两个部分。其中，内部存储器简称内存，通常是易失的，容量相对较小，但存取速度显著快于外部存储器。所谓易失，是指计算机断电后，内存中的数据会自动丢失。外部存储器通常指硬盘、固态硬盘、U盘等存储设备，相对于内存，其数据可以在断电后永久保存，容量通常也更大，但数据存取速度通常显著慢于内存。计算机处理的数据和指令(程序)一律用二进制表示，任何程序在运行时都要加载到内存，因此了解程序中相应部分在内存中的存储结构，才能更好地保证程序执行的正确性和效率。
一个二进制位称为比特（Bit），它是存储器的最小单位。但是比特太小了，通常以字节（Byte）作为内存管理的基本单位，一个字节为8比特。1KB=1024byte=210byte，1MB=1024KB=220byte，1GB=1024KB=230byte。

3. C++程序设计

3.1 C++程序基本结构

#include <iostream>                    //输入输出流标准库文件，支持cout，cin的使用
using namespace std;                //标准命名空间
int main()                            //C++的主函数，每个程序都有且仅有一个main函数
{                                    //一对大括号构成一个代码块
    cout<<"Hello World!"<<endl;        //输出字符串Hello World!，其中endl表示换行符。
    return 0;                        //主函数的返回值，0表示程序正常结束
}

Hello World!

C/C++中任何一条语句都必须以分号;结束。
//表示行注释，当前行//后的部分为注释。
3.2 C++程序的编译与运行
C++ 语言代码由固定的词汇按照固定的格式组织起来，简单直观，程序员容易识别和理解，但是计算机根本不认识这些代码。这就需要一个工具，将 C++ 代码转换成计算机能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序的格式。这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（Compiler）。
编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特定的格式，并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式，这个过程称为编译。编译也可以理解为 “翻译”，类似于将中文翻译成英文，它是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。
本教程采用在Windows平台下的MinGW环境中的g++编译器。一定要选择C++11以上的版本选项。下例中选用C++17。在Codeblocks的settings菜单下选择comiler，在打开的窗口中选择C++17。

图1.2 编译器设定
4. IDE的使用
程序设计主要学习语法和算法知识，IDE的选择并不重要。Codeblocks和VSCode都是当前比较流行的IDE工具，前者在安装和使用上比较简单，VSCode相对配置比较繁琐，但是对学习这掌握一些底层编译有一定帮助。根据易用原则，甚至可以直接使用PTA在线编辑器进行编写，上面有测试模块，可以通过输出语句进行调试，能够满足基本编程需要。本教程使用Codeblocks为例进行讲解和配置。一定要选择带MinGW的setup版本进行下载。

Codeblocks20.03版本下载地址：https://udomain.dl.sourceforge.net/project/codeblocks/Binaries/20.03/Windows/codeblocks-20.03mingw-setup.exe

4.1 Codeblocks新建项目

1）选择File->New->Project菜单，弹出以下窗口，选择Cosole application，然后点击“Go”按钮。

2）在接下来的几个窗口中都直接点击Next按钮，直到出现以下窗口。在“Project title”中输入你的项目名称，在“Folder to create project in:”中选择你的程序的保存路径。然后点击Next按钮。

3）在最后的窗口点击Finish按钮，生成第一个项目。

4）在出现的窗口中，选择Projects标签页，展开下面的树状列表，双击显示main.cpp文件，然后输入你的程序。

5）点击工具条上的进行编译，点击运行程序，点击编译并运行程序。特别说明，只是运行编译好的文件，每次修改程序后，要先用进行编译，然后才能运行。或者直接点击编译并运行程序。很多初学者修改程序后运行结果不改变，就是因为这个问题。
打开工程所在的文件夹，main.cpp就是源文件。obj/Debug文件夹下有一个后缀为.o的文件，这就是编译之后的中间文件，它是二进制的，用于计算机进行识别。bin/Debug文件夹下有一个后缀为.exe的文件，这是该程序最后生成的可执行文件。