Podstawy C++ - zmienne, warunki, wejście/wyjście

12 Mar 2014

Do pisania programów w C++ używamy narzędzia Dev-C++ (ściągnij Dev-C++). Programy zapisujemy jako pliki z rozszerzeniem cpp, na przykład program.cpp. Po zapisaniu pliku klawiszem F9 uruchamiamy program. Jeżeli wystąpią błędy kompilacji dowiemy się o tym w okienku u dołu ekranu.

Szablon programu

Póki co, jak amen w pacierzu, nasze programy zaczynamy następująco:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // Tu będzie kod

    return 0;
}

(Podpowiedź: jeżeli linia zaczyna się od znaków //, to jest to komentarz i cały tekst do końca linii zostanie zignorowany - w ten sposób możemy robić notatki w kodzie).

Zmienne

W C++ zanim będziemy używać jakiejś zmiennej musimy ją najpierw zadeklarować, czyli powiedzieć kompilatorowi, że będziemy jej używać. Na przykład:

int x;
x = 10;

W pierwszej linii mówimy "drogi kompilatorze, będę potrzebował pamiętać jedną liczbę; niech ona nazywa się x". W kolejnej linii wykonujemy przypisanie. W dalszej części programu pod nazwą x będziemy mieć dostęp do wartości 10.

Możemy też użyć komputer do przechowania napisu. W tym przypadku mówimy, że zmienna jest typu string zamiast int. Przykład:

string imie;
imie = "Ala";

Wejście/wyjście

Jeżeli zmienialibyśmy zmienne tylko w pamięci komputera to nie byłoby to bardzo użyteczne. Musimy umieć zapytać użytkownika o liczbę i wypisać mu wynik.

Do wczytywania służy konstrukcja cin. Najlepiej zobaczyć to na przykładzie:

int x, y; // Możemy zadeklarować dwie zmienne w jednej linii
cin >> x >> y; // Wczytujemy z klawiatury kolejno liczby x i y

Wypisywanie wygląda podobnie - zamiast cin mamy cout i strzałki prowadzą w drugą stronę. Kierunek strzałek można zapamiętać tak, że z cin wyciągamy liczby a do cout wkładamy.

int x;
x = 10;
cout << x;

Możemy wypisywać również napisy (podajemy je w cudzysłowach) i nowe linie (używając endl). Poniżej znajduje się pełny program, który należy skopiować do Dev-C++ i uruchomić na swoim komputerze.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;
int main() {
    int x, y, z;
    x = 10;
    y = 20;
    cout << "Liczba x to " << x << " a y to " << y << endl;

    cout << "Podaj liczbe: ";
    cin >> z;

    cout << "Wpisales " << z << endl;

    return 0;
}

Działania na liczbach

Liczby w języku C++ możemy dodawać, odejmować i mnożyć używając znaków +, - i *. Dla przykładu:

int x, y, z;
x = 10;
y = 20;
z = (y - x + 2) * 5; // teraz w z jest liczba 60

Dzielenie (oznaczane znakiem /) zachowuje się inaczej niż to znane wam z zajęć matematyki: 5 / 2 = 2. Wynik dzielenia jest zaokrąglany w dół. Dzielenie przez 0 jest błędem i spowoduje ono zakończenie działania programu.

Mamy do dyspozycji jeszcze operację reszty z dzielenia (inaczej modulo) oznaczaną przez %.

Mając to wszystko do dyspozycji możemy napisać prosty kalkulator:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y;

    cout << "Podaj dwie liczby: ";
    cin >> x >> y;

    cout << "x + y = " << x + y << endl;
    cout << "x - y = " << x - y << endl;
    cout << "x * y = " << x * y << endl;

    // Jeżeli y będzie równe 0, to program w tym miejscu zakończy się błędem
    cout << "x / y = " << x / y << endl;
    cout << "x % y = " << x % y << endl;

    return 0;
}

Zachęcam do wpisywania różnych liczb w kalkulator i zobaczenia jak komputer radzi sobie z rachunkami.

A tu mała wprawka: zastanów się co wypisze poniższy program zanim go uruchomisz!

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y, z;

    x = 2;
    y = 3;
    z = 10;
    cout << x + y + z << endl;

    x = x * 2;
    cout << x + y + z << endl;

    z = z - y;
    cout << z - x + 2 * y << endl;

    x = 1;
    cout << x * y * z << endl;

    x = y;
    y = z;

    cout << "x = " << x << endl;
    cout << "y = " << y << endl;
    cout << "z = " << z << endl;

    return 0;
}

Wyrażenia warunkowe

W powyższym programie nie chcielibyśmy wykonywać dzielenia ani modulo, jeżeli jako drugą liczbę użytkownik podał 0. Jak to zrobić?

W języku C++ mamy instrukcję if (po polsku "if" znaczy "jeżeli"). Schemat jej użycia:

if([warunek logiczny]) {
    // Fragment kodu, który wykona się tylko wtedy,
    // gdy warunek jest prawdziwy.
} else {
    // Fragment kodu, który wykona się tylko wtedy,
    // gdy warunek *NIE* jest prawdziwy.
}

Jeżeli w przypadku, gdy warunek jest fałszywy nie chcemy nic robić, to możemy pominąć instrukcję else:

if([warunek logiczny]) {
    // Fragment kodu, który wykona się tylko wtedy,
    // gdy warunek jest prawdziwy.
}
// Gdy warunek jest fałszywy, to kod "pod if'em" się nie
// wykona i zaczniemy od razu wykonywać ten fragment.

Jakie mamy do dyspozycji warunki logiczne? Możemy sprawdzić, czy:

dwie liczby są równe, np. x == y, lub bardziej złożone x == 25 * y + 2,
dwie liczby są różne, np. x != y, lub bardziej złożone x != 25 * y + 2,
jedna liczba jest większa od drugiej: x > y, lub bardziej złożone x + 10 > 2 * y; podobnie dla >, <= i >=.

Przykładowo, tak wygląda poprawiona wersja kalkulatora:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y;

    cout << "Podaj dwie liczby: ";
    cin >> x >> y;

    cout << "x + y = " << x + y << endl;
    cout << "x - y = " << x - y << endl;
    cout << "x * y = " << x * y << endl;

    if(y != 0) {
        cout << "x / y = " << x / y << endl;
        cout << "x % y = " << x % y << endl;
    }

    return 0;
}

Teraz napiszemy program, który:

poprosi użytkownika o wpisanie temperatury na dworze (w stopniach Celsiusza),
wypisze mu, czy jest odpowiednia temperatura do gry w piłkę.

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int temperatura;

    cout << "Podaj temperature: ";
    cin >> temperatura;

    if(temperatura > 10 && temperatura < 30) {
        cout << "Mozna grac" << endl;
    } else {
        cout << "Nie radze grac" << endl
    }

    return 0;
}

Pojawiła się tu nowa rzecz: w warunku chcieliśmy powiedzieć, że temperatura jest większa od 10 stopni i mniejsza od 30 stopni. Możemy to zrobić posługując się operatorem &&. Jeżeli chcemy powiedzieć lub piszemy ||. Poniższy program działa tak samo jak poprzedni (sprawdź!):

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int temperatura;

    cout << "Podaj temperature: ";
    cin >> temperatura;

    if(temperatura <= 10 || temperatura >= 30) {
        cout << "Nie radze grac" << endl
    } else {
        cout << "Mozna grac" << endl;
    }

    return 0;
}

Bardziej skomplikowane wyrażenia warunkowe

Kolejny przykład to program wczytujący dwie liczby i:

wypisujący "WIEKSZA", jeżeli pierwsza jest większa od drugiej,
wypisujący "ROWNE", jeżeli liczby są równe,
wypisujący "MNIEJSZA", jeżeli pierwsza liczba jest mniejsza od drugiej.

Pierwsze podejście mogłoby wyglądać tak:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y;

    // Od teraz już nie wypisujemy prośby "wpisz liczby": użytkownik
    // domyśli się, że musi to zrobić, a na themisie NIE WOLNO wypisywać
    // takich próśb.
    cin >> x >> y;

    if(x < y) {
        cout << "MNIEJSZA" << endl;
    } else {
        if(x == y) {
            cout << "ROWNE" << endl;
        } else {
            // Dlaczego nie potrzebuję napisać tu
            // if(x > y) { ... } ?
            cout << "WIEKSZA" << endl;
        }
    }

    return 0;
}

Jeżeli zdarzy nam się tak, że w else od razu zaczynamy kolejnym ifem i nie robimy tam nic więcej, to możemy to skrócić w następujący sposób:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y;

    cin >> x >> y;

    if(x < y) {
        cout << "MNIEJSZA" << endl;
    } else if(x == y) {
        cout << "ROWNE" << endl;
    } else {
        cout << "WIEKSZA" << endl;
    }

    return 0;
}

Więcej przykładów

Rozwiązanie zadania "Kwadrat sumy" z themisa:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y, wynik;

    cin >> x >> y;
    wynik = (x + y) * (x + y);
    cout << wynik << endl;

    // Można zamienić poprzednią linię na:
    // cout << (x + y) * (x + y) << endl;

    return 0;
}

Rozwiązanie zadania "RAMMOD" bez korzystania z operatora %:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    int x, y, z, m;

    cin >> x >> y;
    z = x / y;
    m = x - z * y;

    cout << m << endl;

    return 0;
}

Co dalej?

W następnym odcinku opowiemy sobie o pętlach w języku C++.