程序设计基础是专门为高等院校理工类特别是新工科学生编写的教材。全书共分3部分：结构化程序设计方法，面向对象程序设计方法，数据结构和算法。本书通过对一些精选问题求解思路和方法的分析，以及针对初学者容易出现错误和困惑的地方提供了大量的提示，帮助读者更好地理解使用计算机解决问题的基本原理和方法、提高他们的计算思维能力、使他们初步具备使用C++程序设计语言解决实际问题的能力
本书面向初学者，不要求读者有相关的概念和计算机不错程序设计语言方面的背景知识。本书还是学堂在线的“程序设计基础（上）”和“程序设计基础（下）”MOOC课程使用的教材，同时还配套了《程序设计基础——上机实习及习题》。因此，本书适合高等院校理工类、特别是新工科学生使用，也适合结合MOOC课程自主学习的读者使用。

 

章如何让计算机进行计算1
1.1计算思维和程序流程图1
1.1.1计算思维1
1.1.2程序流程图2
1.2程序设计的基本概念4
1.2.1用计算机求解问题的过程4
1.2.2程序设计方法6
1.3不错程序设计语言——C++7
1.4初识C++程序8
1.4.1简单C++程序实例9
1.4.2C++源程序的组成9
1.4.3C++源程序的组成元素12
1.5集成开发环境——VS 201013
第2章计算机如何表示与处理数据16
2.1常用数制及不同数制数值之间的转换17
2.1.1数制17
2.1.2不同数制之间的转换18
2.2整数在计算机中的表示20
2.2.1数据的单位20
2.2.2整数的表示方法20
2.3实数在计算机中的表示24
2.4非数值数据在计算机中的表示25
2.4.1字符型数据在计算机中的表示25
2.4.2字符串27
2.4.3逻辑型数据27
2.5C++中的基本数据类型和转义字符27
2.5.1C++的基本数据类型27
2.5.2C++中的转义字符28
2.6变量和常量29
2.6.1常量29
2.6.2变量30
2.7基本数据的处理31
2.7.1运算符和表达式31
2.7.2算术运算符与算术表达式31
2.7.3赋值运算符与赋值表达式32
2.7.4关系运算符与关系表达式33
2.7.5逻辑运算符与逻辑表达式34
2.7.6基本数据类型之间的转换35
2.8C++中的基本语句38
2.8.1定义/声明语句38
2.8.2表达式语句41
2.8.3复合语句和空语句41
2.8.4输入输出语句42
2.9C++中的几个特殊运算符42
2.9.1++和--42
2.9.2条件运算符43
2.9.3逗号运算符45
2.9.4sizeof运算符45
2.10更多关于C++的运算符和表达式46
2.10.1运算符的优先级和结合性46
2.10.2有副作用的表达式和无副作用的表达式48
2.10.3表达式的求值顺序49
第3章选择与迭代算法50
3.1单路选择算法及其C++实现50
3.1.1单路选择问题50
3.1.2用C++的if语句编程解决单路选择问题51
3.2双路选择算法及其C++实现52
3.2.1双路选择问题52
3.2.2用C++提供的if…else语句编程解决双路选择问题53
3.3嵌套选择及其C++实现54
3.4多路选择算法及其C++实现56
3.4.1多路选择问题56
3.4.2用C++提供的switch语句编程解决多路选择问题56
3.5迭代算法及其for语句的实现58
3.5.1迭代算法59
3.5.2用C++提供的for语句实现迭代算法59
3.6迭代算法及其while语句的实现60
3.6.1用C++提供的while语句实现迭代算法60
3.6.2用C++提供的do…while语句实现迭代算法61
3.7迭代嵌套及其C++实现62
3.8迭代与选择嵌套及其C++实现64
3.8.1迭代与选择嵌套及其C++实现64
3.8.2选择与迭代嵌套及其C++实现65
3.9C++中的转向语句65
3.9.1break语句66
3.9.2continue语句66
3.9.3return语句67
3.9.4goto语句67
第4章结构化数据的处理69
4.1一维数据及其C++实现69
4.1.1一维数据问题69
4.1.2用C++提供的一维数组存储一维数据71
4.2二维数据及其C++实现73
4.2.1二维数据问题73
4.2.2C++提供的一维数组或二维数组存储二维数据74
4.3字符串及其C++实现77
4.3.1字符串问题77
4.3.2用C++提供的一维数组存储字符串78
4.4多个字符串的处理79
4.4.1多个字符串问题79
4.4.2用C++提供的二维数组存储来多个字符串80
4.5多属性数据及其C++实现81
4.5.1多属性数据问题81
4.5.2用C++提供的结构体存储多属性数据81
4.6一组多属性数据的处理84
4.6.1一组多属性数据的问题84
4.6.2使用结构体数组对一组多属性数据进行存储和处理84
4.7C++中的枚举数据类型85
4.7.1枚举类型的定义85
4.7.2枚举变量的定义86
4.7.3枚举变量的使用86
4.8数组的应用——选择排序87
4.8.1选择排序算法87
4.8.2用C++实现选择排序算法88
第5章模块化90
5.1模块化及其C++实现90
5.1.1采用模块化思想处理问题91
5.1.2用C++实现结构化程序设计91
5.1.3函数的调用机制及内联函数94
5.1.4调用库函数95
5.2递归算法及其C++实现95
5.2.1递归算法95
5.2.2递归算法实例96
5.3默认形参值98
5.3.1指定默认形参值的位置98
5.3.2默认形参值的指定顺序99
5.4函数重载99
5.5编译预处理101
5.5.1文件包含101
5.5.2宏定义102
5.5.3条件编译103
5.6多文件结构105
5.6.1头文件105
5.6.2源文件106
5.6.3多文件结构程序实例106
5.6.4避免头文件被重复包含108
5.7变量和函数的作用域与生存期109
5.7.1全局变量的作用域与生存期109
5.7.2局部变量的作用域与生存期110
5.7.3函数的作用域112
5.8模块化应用实例——二分查找法114
5.8.1二分查找法114
5.8.2二分查找法应用实例115
第6章数据存储117
6.1数据存储的基本原理117
6.2地址与C++中的指针118
6.2.1指针变量的定义119
6.2.2指针变量的初始化119
6.2.3使用指针访问内存中的数据120
6.3指针与数组123
6.3.1数组在内存中的存储方式123
6.3.2使用指针操作数组124
6.3.3数组名与指针变量的区别125
6.3.4指向行的指针变量126
6.4指针与字符串127
6.5动态使用内存空间129
6.6二级指针133
6.7指针与函数134
6.7.1指针作为函数参数134
6.7.2指针作为函数返回值140
6.8引用与函数141
6.8.1引用的概念和声明141
6.8.2函数的传值调用142
6.8.3函数的引用调用143
6.8.4返回引用的函数144
第7章面向对象方法146
7.1面向对象方法的基本概念147
7.2C++中的类和对象150
7.2.1类的定义150
7.2.2构造函数152
7.2.3对象的定义和对象的访问153
7.3类成员的访问控制156
7.4析构函数158
7.5拷贝构造函数160
7.6类声明与实现的分离162
7.7类的静态成员164
7.7.1静态数据成员164
7.7.2静态成员函数166
7.8类的常量成员168
7.8.1常量数据成员168
7.8.2常量成员函数168
7.9this指针169
7.10类的友元170
7.11类的对象成员174
7.12自定义类的运算符重载177
7.12.1类成员函数形式的运算符重载177
7.12.2类友元形式的运算符重载179
第8章继承与多态184
8.1继承184
8.1.1继承概述184
8.1.2派生类的定义185
8.1.3访问控制方式和派生类的继承方式187
8.1.4成员函数重定义189
8.1.5派生类的构造函数和析构函数190
8.1.6多继承192
8.2多态199
8.2.1类型兼容和多态性的概念199
8.2.2多态性的实现202
8.3抽象类204
8.3.1抽象类的作用204
8.3.2抽象类的实现205
第9章输入输出流207
9.1输入输出流概述207
9.2cout和cin对象以及插入和提取运算符208
9.2.1标准流对象208
9.2.2>>和<<运算符与标准输入输出208
9.3使用成员函数进行标准输出和输入210
9.3.1使用put()函数进行标准输出210
9.3.2使用get()函数进行标准输入210
9.3.3getline()函数进行标准输入212
9.4文件流对象以及插入和提取运算符213
9.4.1文件流对象213
9.4.2<<和>>运算符与文件输入输出216
9.5使用成员函数进行文件的输出和输入217
9.5.1使用put()函数进行文本文件输出217
9.5.2使用get()函数进行文本文件输入218
9.5.3使用getline()函数进行文本文件输入218
9.6按数据块进行输出和输入220
9.6.1使用write()函数按数据块进行输出220
9.6.2使用read()函数按数据块进行输入221
9.7文件的随机读写225
9.8自定义数据类型的输入输出227
0章模板231
10.1函数模板231
10.1.1函数模板的定义232
10.1.2函数模板的使用232
10.2类模板234
10.2.1类模板的定义235
10.2.2类模板的使用236
10.2.3类模板的静态成员和友元238
1章数据结构和算法的基本概念240
11.1数据结构的基本概念240
11.1.1基本术语241
11.1.2数据的逻辑结构242
11.1.3数据的存储结构244
11.1.4数据的操作245
11.2抽象数据类型246
11.3算法设计与算法分析基础248
11.3.1算法的基本概念248
11.3.2算法分析249
11.3.3算法分析实例254
11.4算法设计基本方法与策略基础256
11.4.1算法设计的方法256
11.4.2算法设计策略260
2章线性表269
12.1线性表及其抽象数据类型269
12.1.1线性表的基本概念270
12.1.2线性表的抽象数据类型270
12.2线性表的顺序存储结构及其实现271
12.2.1线性表的顺序表示271
12.2.2顺序表的实现273
12.2.3顺序表代码复用实例277
12.3线性表的链式表示方法及实现281
12.3.1链式存储结构281
12.3.2单向链表及其基本操作281
12.3.3单向链表代码复用实例288
12.3.4线性表的顺序存储与链式存储的比较291
12.3.5循环链表及其基本操作292
12.3.6双向链表及其基本操作294
3章栈和队列297
13.1栈的基本概念297
13.1.1栈的基本概念297
13.1.2栈的抽象数据类型298
13.2栈的表示及实现299
13.2.1栈的顺序表示及实现299
13.2.2顺序栈代码复用实例303
13.2.3栈的链式表示及实现304
13.3队列的基本概念307
13.3.1队列的基本概念307
13.3.2队列的抽象数据类型308
13.4队列的表示及实现308
13.4.1队列的顺序表示及实现309
13.4.2循环队列代码复用实例313
13.4.3队列的链式表示及实现315
4章树和二叉树319
14.1树的基本概念319
14.1.1树的定义321
14.1.2树的表示形式321
14.1.3树的基本术语322
14.2二叉树及其基本性质324
14.2.1二叉树的定义324
14.2.2二叉树的基本性质325
14.3二叉树的抽象数据类型和表示方式327
14.3.1二叉树的顺序表示及实现328
14.3.2二叉树的链式表示及实现333
14.4二叉树的遍历及常用操作339
14.4.1二叉树的遍历及其实现339
14.4.2二叉树其他常用操作的实现345
14.5二叉排序树350
14.5.1二叉排序树的定义350
14.5.2二叉排序树的生成350
14.5.3二叉排序树的查找353
14.6二叉树排序树应用示例355
14.7哈夫曼树和哈夫曼码356
14.7.1基本术语356
14.7.2哈夫曼树及其构造方法357
14.7.3哈夫曼码及其编解码方法358
5章图360
15.1图的基本概念及特性360
15.2图的抽象数据类型和表示方式364
15.2.1图的抽象数据类型364
15.2.2图的表示法365
15.2.3图的邻接矩阵表示法的实现367
15.3图的遍历370
15.3.1广度优先遍历及其实现371
15.3.2深度优先遍历及其实现373
15.4应用实例376
15.4.1图的应用376
15.4.2用图来描述和求解实际问题377
6章算法设计策略及应用实例380
16.1分治策略380
16.1.1分治策略概述380
16.1.2分治策略的算法设计步骤和程序模式381
16.1.3分治策略应用实例382
16.2贪心策略385
16.2.1最优化问题与最优化原理385
16.2.2贪心策略概述385
16.2.3贪心策略的算法设计步骤及程序模式386
16.2.4贪心策略应用实例387
16.3动态规划策略389
16.3.1动态规划策略概述390
16.3.2动态规划策略的相关概念392
16.3.3动态规划策略算法设计步骤及程序模式394
16.3.4动态规划策略应用实例395
16.4回溯策略398
16.4.1回溯策略概述398
16.4.2回溯策略算法设计步骤及程序模式399
16.4.3回溯策略应用实例400
16.5分支限界策略401
16.5.1堆401
16.5.2分支限界策略概述404
16.5.3分支限界策略算法设计步骤及程序模式405
16.5.4分支限界策略应用实例405