02 基础语法：变量 / 数据类型 / 运算符 / 输入输出 / 分支 / 循环

GESP 1-2 级CSP-J 基础

级别标注：GESP 1-2 级（考级要求）/ CSP-J 必备基础（竞赛进阶）。

一、变量与基本数据类型

C++ 常用内置类型（sizeof 为 64 位系统典型值，实际以平台为准）：

类型	关键字	字节	取值范围（典型）
整型	`int`	4	-2147483648 ~ 2147483647（-2^31 ~ 2^31-1）
长整型	`long long`	8	-2^63 ~ 2^63-1
无符号整型	`unsigned int`	4	0 ~ 4,294,967,295
字符	`char`	1	存 ASCII 码（与整数互通）
布尔	`bool`	1	`true` / `false`
单精度浮点	`float`	4	约 7 位十进制有效数字（IEEE 754 单精度，尾数 24 位）
双精度浮点	`double`	8	约 15~16 位十进制有效数字（IEEE 754 双精度，尾数 53 位）

C++ 实例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a = 10;               // 整型
    long long b = 10000000000LL;  // 超出 int 范围必须用 long long，LL 后缀
    double x = 3.14159;       // 浮点
    char ch = 'A';            // 字符用单引号
    bool ok = true;           // 布尔
    cout << a << " " << b << " " << x << " " << ch << " " << ok << endl;
    return 0;
}

形象理解变量像贴了标签的收纳盒：int a = 10; 就是拿一个能装整数的盒子贴上名字 a、放进 10。盒子容量不同——int 小、long long 大、double 能装小数；装错类型会“装不下”（溢出）或“变样”（截断）。

考级视角GESP 1-2 级常考 char 与 int 互通：'A' 的 ASCII 是 65，char ch = 'A'; int k = ch; 得 65；反过来 char c = 65; 就是 'A'。这是读程序题高频考点。

二、常量与变量声明的 C++17 细节

C++ 实例

const int MAXN = 10005;      // const 常量，建议数组大小用 const
int arr[MAXN];               // 用常量定义数组长度是良好习惯

易错点数组大小必须是编译期常量：int n; cin >> n; int a[n]; 在个别编译器能过，但 C++ 标准不允许，OJ 上可能 Runtime Error。正确写法：const int MAXN = 10005; int a[MAXN]; 或改用 vector。

三、输入输出

3.1 cin / cout（推荐初学）

C++ 实例

#include <iostream>
#include <iomanip>          // fixed / setprecision 需要该头文件
using namespace std;
int main() {
    int a; double x; char ch;
    cin >> a >> x >> ch;      // 连续读入，cin 自动跳过空白
    cout << a << " " << x << " " << ch << endl;
    cout << "格式化: " << fixed << setprecision(2) << x << endl; // 保留2位小数
    return 0;
}

使用 fixed << setprecision(2) 需要 #include <iomanip>。

3.2 scanf / printf（竞赛速度优化）

C++ 实例

#include <cstdio>
int main() {
    int a; long long b;
    scanf("%d%lld", &a, &b);       // %d 读 int，%lld 读 long long
    printf("%d %lld\n", a, b);
    return 0;
}

3.3 字符串输入

C++ 实例

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
    string s1;      // 不含空格的普通单词
    cin >> s1;      // 遇空格/换行停止
    string s2;
    getline(cin, s2);  // 读一整行（含空格）
    cout << s1 << "\n" << s2 << endl;
    return 0;
}

形象理解cin 像自动吸尘器——自动跳过空格换行、按类型“吸”走数据；getline 像整段搬运工——连空格一起搬走一整行。两者混用时，cin 留下的换行符会让 getline 先读到空行，这是经典坑。

易错点先 cin >> x; 再 getline(cin, s); 时，务必先写 cin.ignore(); 吃掉残留的换行符，否则 s 会是空字符串。

四、运算符

4.1 算术运算符

+ - * /（整除，整数相除向下取整）%（取余）。注意：整数 / 整数结果为整数。

C++ 实例

cout << 7 / 2 << endl;  // 输出 3（不是 3.5）
cout << 7.0 / 2 << endl; // 输出 3.5
cout << 7 % 2 << endl;  // 输出 1

4.2 关系与逻辑运算符

C++ 实例

// 关系：==  !=  >  <  >=  <=
// 逻辑：&&(且)  ||(或)  !(非)
bool r1 = (3 > 2) && (1 < 2);   // true
bool r2 = (3 > 2) || (5 < 1);   // true
bool r3 = !(3 > 2);              // false
cout << r1 << " " << r2 << " " << r3 << endl;

4.3 赋值与自增自减

C++ 实例

int a = 5;
a += 3;   // a = 8，等价 a = a + 3
int b = a++;   // 先用后加：b 取 a 的原值 8，然后 a 变 9
int c = ++a;   // 先加后用：a 变 10，c 取 10
cout << a << " " << b << " " << c << endl;   // 10 8 10

易错点整数除法：5 / 2 得 2 而不是 2.5；取模符号：-7 % 3 在 C++ 中结果是 -1（符号跟随被除数）。这两条是读程序题最容易失分的点。

考级视角自增自减 a++（先用后加）与 ++a（先加后用）是 GESP 1-2 级读程序题必考；建议在草稿纸上画“取值时间线”，逐个变量标注变化，避免心算出错。

五、分支结构 if / else if / else

C++ 实例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int score;
    cin >> score;
    if (score >= 90) {
        cout << "A" << endl;
    } else if (score >= 80) {
        cout << "B" << endl;
    } else if (score >= 60) {
        cout << "C" << endl;
    } else {
        cout << "D" << endl;
    }
    return 0;
}

条件表达式（三目运算符）

C++ 实例

int n; cin >> n;
int m = (n % 2 == 0) ? 1 : 0;   // n 为偶数 m=1，否则 m=0
cout << m << endl;

形象理解if-else if 像医院分诊：从上往下，第一个满足条件的科室收治，后面的不再看。所以区间判断的顺序很重要——先写大范围会把后面的分支全部“拦截”。

易错点条件顺序写反会导致逻辑漏洞：先写 score >= 60 再写 score >= 90，90 分的人会先命中“>=60”分支，永远走不到 A。规则：范围判断从小到大（或从大到小）严格排序。

六、循环结构

6.1 for 循环

C++ 实例

// 输出 1~10
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    cout << i << " ";
}
cout << endl;
// 倒数输出 10~1
for (int i = 10; i >= 1; i--) {
    cout << i << " ";
}
cout << endl;

6.2 while 循环

C++ 实例

int n; cin >> n;
int sum = 0;
while (n > 0) {      // 逐位求和
    sum += n % 10;
    n /= 10;
}
cout << sum << endl;

6.3 do-while（至少执行一次）

C++ 实例

int n = 10, cnt = 0;
do {
    n -= 2;
    cnt++;
} while (n > 0);
cout << cnt << endl;   // 5（n 依次为 8、6、4、2、0 共循环 5 次）

6.4 break / continue

C++ 实例

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i == 5) continue;  // 跳过本次
    if (i == 9) break;     // 终止整个循环
    cout << i << " ";      // 1 2 3 4 6 7 8
}
cout << endl;

6.5 循环嵌套

C++ 实例

// 打印 1~5 的乘法表
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        cout << i << "*" << j << "=" << i * j << " ";
    }
    cout << endl;
}

形象理解for 循环像数台阶：从第 1 级数到第 10 级（初始化 i=1，检查 i<=10，每步 i++）；while 像“走到没糖为止”，条件成立就继续；do-while 像“先吃一口再说”，至少执行一次。

易错点死循环三件套：忘记更新循环变量、条件恒真、i-- 误写成 i++ 永远到不了终点。程序卡死时优先检查这三处。

七、易错点 / 常见坑点

⚠️ 整数除法陷阱：5/2 == 2，需要小数时把其中一个数写成 5.0/2 或 (double)5/2。
⚠️ int 溢出：数据可能超过 2147483647（约 21.47 亿）时，务必用 long long；读入格式对应 %lld 或 cin（cin 自动适配）。
⚠️ == vs =：判断相等用 ==，赋值用 =；if(a=5) 是"把 5 赋给 a，恒为真"的经典错误。
⚠️ 浮点比较：不要直接用 double x == 0.1 判等，用 fabs(x - 0.1) < 1e-9（需要 #include <cmath>）。
⚠️ 循环边界：for(i=1; i<=n; i++) 与 < n 容易差一，先想清闭开区间。
⚠️ char 与 int 混算：'0' + 5 得到字符 '5' 的 ASCII（53），字符转数字用 ch - '0'。
⚠️ cin/cout 关闭同步可提速：ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr);（第 19 章详述）。

八、考级要求 vs 竞赛进阶

考级要求（GESP 1-2 级）：会声明变量、四则运算、if-else 分支、for/while 循环、嵌套循环、读入输出。1 级涉及顺序/分支/循环基本结构，2 级扩展至多层分支与嵌套循环、数据类型转换。
竞赛进阶（CSP-J）：必须掌握 long long 范围判断、输入输出优化、while 常用于读未知个数数据、EOF 读取。

九、课内练习建议

求 1~100 的和与平均值。
判断输入的三位数是否为"水仙花数"（各位立方和等于本身）。
输出 1-100 内所有能被 3 整除但不能被 5 整除的数。
读入一个正整数，逆序输出它的各位数字（如 1234 → 4321）。