C1-01 程序设计入门

C++ 程序框架、输出语句与基本图形

学习目标：认识 C++ 程序的基本结构；掌握 cout 输出数字、字符、字符串和算式的方法；能够使用多条输出语句打印基本图形；养成英文输入法、样例核对和主动排错的编程习惯。

一、C++ 程序基本框架

任何一个 C++ 程序都套在下面这个“骨架”里。先记住骨架，再往 main 函数中填入具体内容。

1. 通用代码框架（背下来）

#include <iostream>         // 1. 包含头文件
using namespace std;        // 2. 使用标准命名空间

int main() {                // 3. 主函数，程序从这里开始
    // 在这里写你的代码

    return 0;               // 4. 正常结束，返回 0
}

2. 逐行解释

行	代码	作用
1	`#include <iostream>`	引入输入输出库，`cout`、`cin`、`endl` 都在里面。没有这一行，`cout` 无法使用。
2	`using namespace std;`	声明使用标准命名空间。这样可以直接写 `cout`，否则需要写成 `std::cout`。
3	`int main() {`	主函数，是程序执行的入口，所有代码都从这里开始运行。
4	`{ ... }`	花括号内部是程序主体。C++ 中每条普通语句通常以英文分号 `;` 结尾。
5	`return 0;`	告诉系统程序已经正常结束，返回值为 0。
6	`// 单行注释`	双斜线 `//` 后面的内容是注释，用来补充说明，不会被程序执行。

3. 最小程序：输出一句话

把程序框架填满，就是一个能够运行的 C++ 程序：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "hello,world!" << endl;
    return 0;
}

运行结果（屏幕显示）：

hello,world!

二、`cout` 输出语句

1. `cout` 基本语法

cout 是“标准输出流”对象，<< 叫作“插入运算符”（insertion operator，也叫流插入符）。

读法： 把 << 右边的内容送进左边的 cout，最终显示在屏幕上。

cout << 要输出的内容;

要点：

每条 cout 语句以英文分号 ; 结尾。
<< 的方向是向左，可以理解为“内容流向屏幕”。
cout 与 << 之间可以有空格，习惯写成 cout <<。

2. 输出换行

常见的换行写法有两种：

cout << "第一行" << endl;      // endl：结束当前行(end line)
cout << "第二行" << "\n";      // \n：换行符
cout << "第三行\n";            // 也可以写在字符串末尾

写法	含义	特点
`endl`	换到下一行	会刷新输出缓冲区，速度略慢
`\n`	换行符	只换行不刷新，速度更快

3. 输出一个数

数字不加引号，直接写在 cout 后面：

cout << 42 << endl;       // 输出：42
cout << 2024 << endl;     // 输出：2024
cout << 3.14 << endl;     // 输出：3.14（小数）

4. 输出一个字符

单个字符使用英文单引号 ' ' 括起来。单引号中只能放一个字符：

cout << '+' << endl;      // 输出：+
cout << '!' << endl;      // 输出：!
cout << '#' << endl;      // 输出：#

5. 输出一个字符串

字符串使用英文双引号 " " 括起来，双引号中可以放多个字符：

cout << "Hello" << endl;          // 输出：Hello
cout << "信息学奥赛" << endl;      // 输出：信息学奥赛
cout << "3+4" << endl;            // 输出：3+4（原样输出，不计算）

关键区别： 双引号里的内容会原样输出。写成 "3+4" 时，输出的是字符 3、+、4，而不是数字 7。

6. 输出算式的结果

数字和运算符不加引号，cout 会先计算，再输出结果：

cout << 3 + 4 << endl;      // 输出：7（先计算 3+4=7）
cout << 10 - 3 << endl;     // 输出：7
cout << 6 * 7 << endl;      // 输出：42（* 表示乘法）
cout << 15 / 4 << endl;     // 输出：3（整数除法，只取商）
cout << 14 % 4 << endl;     // 输出：2（% 表示求余数）

易错点： 15 / 4 在 C++ 中是整数除以整数，结果为 3，不是 3.75。若要得到小数，可以写成 15.0 / 4。

7. 输出多个内容：链式 `<<`

一条 cout 语句可以使用多个 << 连接不同内容：

cout << "a" << "b" << "c" << endl;      // 输出：abc
cout << 1 << 2 << 3 << endl;             // 输出：123，不是 6
cout << "数学" << 3 + 4 << endl;         // 输出：数学7

理解： 每个 << 都把右边的一项送入 cout。多项内容之间默认没有空格，会紧挨着输出。

8. 字符串与数字混合输出

这是最常用的写法：使用 << 把字符串、算式和数字拼成一句话。

cout << "3 + 4 = " << 3 + 4 << endl;
// 输出：3 + 4 = 7

拆解：

"3 + 4 = " 是字符串，原样输出；等号两侧的空格也是字符串的一部分。
3 + 4 是算式，先计算得到 7，再输出 7。
endl 负责换行。

更多例子：

cout << "小明今年 " << 12 << " 岁。" << "\n";
// 输出：小明今年 12 岁。

cout << "长 = " << 5
     << "，宽 = " << 3
     << "，面积 = " << 5 * 3 << "\n";
// 输出：长 = 5，宽 = 3，面积 = 15

三、输出基本图形

图形打印的核心思路： 把图形拆成“一行一行”的内容，每行使用一个 cout 输出，并在行末换行。

1. 正方形（3×3）

目标图形：

***
***
***

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "***" << endl;
    cout << "***" << endl;
    cout << "***" << endl;
    return 0;
}

2. 直角三角形（左对齐）

目标图形：

*
**
***
****

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "*" << endl;
    cout << "**" << endl;
    cout << "***" << endl;
    cout << "****" << endl;
    return 0;
}

3. 等腰三角形（居中）

目标图形（4 行）：

   *
  ***
 *****
*******

思路：每一行都由“若干空格 + 若干星号”组成，空格直接写在字符串中。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "   *" << endl;     // 3 个空格 + 1 个星号
    cout << "  ***" << endl;    // 2 个空格 + 3 个星号
    cout << " *****" << endl;   // 1 个空格 + 5 个星号
    cout << "*******" << endl;  // 0 个空格 + 7 个星号
    return 0;
}

技巧： 数清楚每行“空格数 + 星号数”。星号每行增加 2 个，空格每行减少 1 个，图形就能保持居中。

4. 打印矩形边框（空心正方形）

目标图形（4×4 边框）：

****
*  *
*  *
****

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "****" << endl;
    cout << "*  *" << endl;      // 1 个星号 + 2 个空格 + 1 个星号
    cout << "*  *" << endl;
    cout << "****" << endl;
    return 0;
}

四、常见错误与注意事项

以下问题是初学者最常遇到的坑，可能导致编译错误或输出错误。

编号	错误	后果	改正
E1	使用中文分号 `；`	编译错误，可能出现大量难以理解的提示	使用英文半角分号 `;`
E2	使用中文引号 `“ ”`	字符串无法正确识别，编译错误	使用英文双引号 `" "`
E3	漏写分号 `;`	编译错误，常见提示为 expected `;`	每条普通语句末尾补上 `;`
E4	引号不配对	编译错误，常见提示为 missing terminating	先输入成对引号，再在中间填写内容
E5	漏写 `#include <iostream>`	`cout` 未声明	保留框架第一行
E6	漏写 `using namespace std;`	`cout` 不在当前作用域	保留框架第二行，或写成 `std::cout`
E7	把 `<<` 写成 `>>`	运算符方向错误，可能导致编译错误	`<<` 用于输出，`>>` 用于输入
E8	给算式加引号，如 `"3+4"`	输出 `3+4`，而不是 7	要计算就不要加引号
E9	想计算却把算式写进字符串	内容只会被原样输出	把算式放在引号外
E10	把 `main` 拼写成 `mian`	链接错误，找不到程序入口	仔细检查 `main` 的拼写

输入法提醒

写代码时一律使用英文输入法和半角标点。 中文标点（；“” （））与英文标点（; "" ()）外形相似，但含义完全不同，是新手最常见的错误来源之一。