编程基础：从输入输出到算法入门

本文整理编程学习过程中的基础知识和实用技巧，涵盖输入输出、常用函数、数据结构、惯例以及踩坑记录。

1. 基础语法要点#

1.1 输入输出#

基本输入输出#

1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3

4
int main() {
5
    int a, b;
6
    cin >> a >> b;        // 读取输入
7
    cout << a + b << endl; // 输出结果
8
    return 0;
9
}

读取整行输入#

getline 可以正确处理包含空格的字符串输入：

1
string line;
2
getline(cin, line);  // 读取整行，包括空格

输入流写进判断条件#

持续读取直到输入结束：

1
int a;
2
while (cin >> a) {
3
    // 处理每个输入的值
4
}

1.2 常用函数#

swap - 交换变量#

1
int a = 1, b = 2;
2
swap(a, b);  // 交换后 a=2, b=1

sort - 排序函数#

sort 是 C++ 标准库 <algorithm> 中的排序函数，平均时间复杂度 O(n log n)。

1
#include <algorithm>
2

3
int arr[] = {5, 2, 9, 1};
4

5
// 默认升序排序
6
sort(arr, arr + 4);  // 结果：1, 2, 5, 9
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8
// 降序排序
9
sort(arr, arr + 4, greater<int>());  // 结果：9, 5, 2, 1
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// 对 vector 排序
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vector<int> v = {5, 2, 9, 1};
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sort(v.begin(), v.end());
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// 自定义排序规则
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bool cmp(int a, int b) { return a > b; }
17
sort(arr, arr + 4, cmp);  // 降序

参数说明：

第一个参数：排序起始位置的指针/迭代器
第二个参数：排序结束位置的后一位指针/迭代器（左闭右开区间 [begin, end)）

max - 取最大值#

1
int res = 0;
2
res = max(res, nums[i]);  // 更新最大值

pow - 幂运算#

1
double result = pow(2, 3);  // 计算 2^3 = 8

strlen - 字符串长度#

1
char t[] = "hello";
2
int len = strlen(t + 1);  // 从 t[1] 开始计算长度

1.3 变量与数据结构#

vector 初始化#

1
vector<int> nums(5);  // 初始化大小为5的向量，元素为 {0, 0, 0, 0, 0}
2
vector<int> v = {1, 2, 3};  // 列表初始化

结构体 vs map 的选择#

根据题目特点选择：

结构体：适合需要存储多个相关字段的情况
map：适合需要按键值快速查找的情况

string 数组的限制#

1
// 注意：大量 string 数组可能导致编译器溢出
2
string arr[100000];  // 可能有问题，考虑使用 vector<string>

2. 常用技巧#

2.1 变量命名惯例#

竞赛中常用的缩写命名：

缩写	全称	用途
`vis`	visited	标记节点/状态是否已访问，用于图遍历（DFS/BFS）、动态规划、回溯算法
`ind`	index	表示数组、列表中的索引位置
`tmp`	temporary	临时变量，暂存中间值
`ans`	answer	存储最终结果
`res`	result	存储计算结果

2.2 实用技巧#

单个 & 取余#

1
int x = 7;
2
int result = x & 1;  // 取余操作，判断奇偶

#define int long long 与 signed main()#

竞赛中为了避免整数溢出，常用宏定义：

1
#define int long long  // 把所有 int 替换成 long long
2

3
// 但 main() 必须返回 int，所以用 signed 代替
4
signed main() {
5
    // signed 不会被宏替换，符合 main() 返回类型要求
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    return 0;
7
}

动态内存管理#

1
// C++ 方式
2
int *p = new int;       // 分配 1 个 int
3
int *arr = new int[10]; // 分配数组
4

5
delete p;        // 释放单个
6
delete[] arr;    // 释放数组

强制类型转换#

1
double d = 3.14;
2
int i = (int)d;  // C 风格强制转换
3
int j = static_cast<int>(d);  // C++ 风格，更安全

3. 数据结构基础#

3.1 链表#

链表结构定义#

1
struct Node {
2
    int val;
3
    Node *next;
4
};

now->next 的含义#

now 是一个 Node* 类型指针，指向链表中的某个节点
next 是 Node 结构体的成员，类型是 Node*
now->next 指向：
- 下一个节点（如果存在）
- NULL（如果当前节点是链表的最后一个节点）

链表基本操作示例#

1
#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3

4
struct Node {
5
    int val;
6
    Node *next;
7
};
8

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int main() {
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    int n;
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    cin >> n;
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    Node Head;
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    Node* now = &Head;
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    // 创建链表
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    int tmp;
18
    for (int i = 0; i < n; i++) {
19
        cin >> tmp;
20
        now->next = new Node;
21
        now = now->next;
22
        now->val = tmp;
23
    }
24

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    // 删除指定位置的节点
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    int m;
27
    cin >> m;
28
    while (m--) {
29
        now = &Head;
30
        cin >> tmp;
31
        for (int i = 0; i < tmp - 1; i++) {
32
            now = now->next;
33
        }
34
        now->next = now->next->next;
35
    }
36

37
    // 遍历输出
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    now = &Head;
39
    while (now->next != NULL) {
40
        now = now->next;
41
        cout << now->val << " ";
42
    }
43

44
    return 0;
45
}

4. 踩坑记录（经验总结）#

4.1 函数返回值必须写 return 0#

问题：函数在某些条件下没有返回值，这是未定义行为(UB)。

1
int fun(int x) {
2
    if (x % 7 == 0) return 1;
3
    // 错误：当 x 不含 7 时没有返回值！
4
}

后果：

本地编译器可能默认返回 0（巧合正确）
在线评测系统可能陷入死循环或返回随机值

解决：一定要写 return 0;

4.2 注意题目数据类型#

仔细阅读题目要求的数据类型范围
使用 long long 避免整数溢出
注意浮点数精度问题

4.3 数组搜索超时问题#

数组搜索如果使用朴素算法，可能因为超时无法通过。考虑：

使用更高效的算法（如二分查找）
使用合适的数据结构（如 set、map）

4.4 格式化输出 %.10lg#

%.10lg 是 printf 中的格式化控制符：

.10：最大保留 10 位有效数字（不是小数点后 10 位）
l：参数是 double 类型
g：智能选择输出格式
- 指数小于 -4 或大于等于精度时，使用科学计数法
- 否则使用常规小数格式
- 自动删除末尾无效的零

4.5 scanf 安全警告 (Error C4996)#

问题：微软编译器中 scanf 被标记为不安全。

解决：

使用 scanf_s（微软特有）
或者在文件开头添加：#pragma warning(disable:4996)
或者使用 cin 代替

5. 完整代码示例#

5.1 sort 排序找第 m 大数#

1
#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
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const int N = 1e3 + 7;  // 定义数组最大长度
5
int n, m, a[N];         // 全局数组，默认初始化为 0
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int main() {
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    cin >> n >> m;       // 输入元素个数 n 和要找的第 m 大数
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    for (int i = 1; i <= n; i++)
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        cin >> a[i];     // 输入数据存入 a[1]~a[n]
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    sort(a + 1, a + 1 + n);  // 对 a[1]~a[n] 排序
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    cout << a[n - m + 1] << endl;  // 输出第 m 大的数
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    return 0;
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}

说明：

排序后数组是升序，a[n] 是最大值
第 m 大的数位于 a[n - m + 1]

5.2 自定义排序规则#

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#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
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// 自定义比较函数：降序
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bool cmp(int a, int b) {
6
    return a > b;
7
}
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int main() {
10
    int arr[] = {5, 2, 9, 1};
11
    sort(arr, arr + 4, cmp);  // 降序排序
12

13
    for (int i = 0; i < 4; i++)
14
        cout << arr[i] << " ";  // 输出：9 5 2 1
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16
    return 0;
17
}

6. 总结#

学习路径建议：

先掌握基础语法和输入输出
熟悉常用函数（sort、swap、max 等）
了解竞赛中的命名惯例和实用技巧
学习基础数据结构（数组、链表、vector）

常见错误清单：

函数必须有返回值
注意数据类型范围
排序区间是左闭右开 [begin, end)
链表操作注意空指针
大数组考虑使用 vector 动态分配