Algoritmi și structura programelor C++

Algoritmul

• O instrucțiune este o comandă de bază care transmite calculatorului o singură acțiune sau operație.
• Un algoritm este obținut prin combinarea mai multor instrucțiuni.
• Algoritmul este o succesiune finită de pași, realizați într-o ordine bine definită, pentru a obține rezultatele dorite pornind de la datele de intrare.
• Programarea structurată reprezintă un mod de concepere a programelor după reguli bine stabilite, folosind un set redus de tipuri de structuri de control.
• Teorema lui Bohm și Jacopini: orice algoritm este compus din structura secvențială, structura alternativă și structura repetitivă.
• Structura unui program C++ include declararea headerelor, utilizarea namespace-ului std, declararea variabilelor globale, programul principal (int main()), declararea variabilelor locale, instrucțiunile programului și return 0.

Structura liniară

• Structura liniară reprezintă un grup de operații sau instrucțiuni executate în ordinea scrierii lor.
• O instrucțiune declarativă declară identificatori (variabile) de un anumit tip (de exemplu, int x, y, z;).
• Sintaxa instrucțiunii declarativă este tip_de_date lista_variabile;.
• Instrucțiunile de citire introduc valori în variabile de la tastatură sau din fișier (cin >> variabilă;).
• Instrucțiunile de scriere afișează valorile variabilelor pe ecran sau în fișier (cout << variabilă;).
• Operanzi de intrare/ieșire includ cout, cin, și variabile, iar operatorii inserator (<<) și extractor (>>) sunt folosiți.
• Instrucțiunea de atribuire atribuie o valoare unei variabile (variabilă = expresie;, de exemplu, x = 2;).
• Operația de atribuire are sensul de la dreapta la stânga.
• Instrucțiunea compusă (blocul) grupează declarații și instrucțiuni între acolade {}.
• Blocurile controlează vizibilitatea variabilelor.
• Pentru a interschimba valorile a două variabile, este nevoie de o a treia variabilă auxiliară.

Structura alternativă

• Structura alternativă permite executarea instrucțiunilor doar în anumite condiții.
• Instrucțiunea if este cea mai utilizată structură alternativă.
• Sintaxa instrucțiunii if:
  • Forma 1: if (condiție) { Instrucțiuni_1; } else { Instrucțiuni_2; }
  • Forma 2: if (condiție) { Instrucțiuni; }
• Instrucțiunea if evaluează condiția.
  • Dacă valoarea este adevărată, se execută Instrucțiuni_1 (în Forma 1) sau Instrucțiuni (în Forma 2).
  • Dacă valoarea este falsă și există clauza else, se execută Instrucțiuni_2.

Fişiere

• Pentru a opera cu un fișier, acesta trebuie deschis.
• Pentru a deschide un fișier în vederea citirii de date(intrare): ifstream <alias_fisier>("<nume_fisier>");
• Pentru a deschide un fișier în vederea scrierii de date (ieșire): ofstream <alias_fisier>("<nume_fisier>");
• Variabila alias_fisier reprezintă numele prin care fișierul este identificat în program.
• Variabila nume_fisier reprezintă numele fizic al fișierului pe disc.
• După ce operațiile de intrare/ieșire cu fișierele utilizate se încheie, acestea trebuie închise, înainte de ieșirea din program (<alias_fisier>.close();).
• Citirea datelor din fișier se realizează cu sintaxa: <alias_fisier> >> <nume_var>;
• Scrierea datelor în fișier se realizează cu sintaxa: <alias_fisier> << <nume_var>;

Structuri repetitive

• Structurile repetitive execută o instrucțiune de un anumit număr de ori sau cât timp o condiție este adevărată (bucle sau cicluri).
• Structurile repetitive pot avea număr cunoscut de pași (iterații) sau număr necunoscut de pași (iterații).
• Structurile repetitive cu număr necunoscut de pași pot fi cu test inițial sau cu test final.
• Instrucțiunea executată repetat este corpul structurii repetitive (corp al ciclului sau al buclei).

Instrucțiuneawhile

• Instrucțiunea while este o structură repetitivă cu număr necunoscut de pași și test inițial.
• Sintaxa: while (expresie) { Instrucțiuni; }
• Instrucțiunea while evaluează expresie.
  • Dacă expresie este adevărată, se execută Instrucțiuni și se reia evaluarea.
  • Dacă expresie este nulă, se iese din while.
• Corpul while se execută cât timp expresie este nenulă, și poate fi o instrucțiune simplă sau compusă.
• Este necesar ca cel puțin o variabilă din expresie să se modifice în Instrucțiuni pentru a evita o buclă infinită.

Algoritmi elementari

• Pentru a calcula suma cifrelor unui număr natural, se extrage ultima cifră, se adaugă la sumă și se taie ultima cifră din număr.
• Pentru a afla prima cifră a unui număr natural, se taie ultima cifră până când numărul ajunge la o singură cifră.
• Pentru a determina inversul unui număr (oglinditul), se construiește inversul pornind de la ultima cifră.
• Pentru a verifica dacă un număr este palindrom, se răstoarnă numărul (sau doar jumătate din el) și se compară cu originalul.
• Pentru a modifica un număr natural, mărind fiecare cifră pară cu o unitate, se determină cifrele numărului și se construiește rezultatul.
• Pentru a elimina cifrele cu o anumită proprietate dintr-un număr, se construiește un nou număr.
• Pentru a descompune un număr în factori primi, se testează divizibilitatea cu toți divizorii.
• Cel mai mare divizor comun a două numere se poate determina folosind algoritmul lui Euclid.
• Numărul minim de bucăți de gresie necesare pentru pavarea unei încăperi dreptunghiulare se obține împărțind dimensiunile la dimensiunea plăcilor (rotunjind în sus dacă e necesar).

Instructiunea for

• Instructiunea for este o structura repetitiva.
• Aceasta se foloseste pentru a repeta operatii de un numar cunoscut de ori.
• Sintaxa: for (contor = expresie_initiala; contor<= expresie_finala; contor=contor+pas) {instructiuni;}
• break intrerupe executia instructiunii repetitive, și trece la urmatoarea instructiune.
• continue Ignora intructiunile, corpulu ciclu si revine la evaluarea expressiei respective.

Secvenţe sau şiruri de numere

• In analiza secventelor de numere, pot fi folositi algoritmi elementari.
• Maxx se initializeaza primul element al șirului nu cu valoarea zero.

Lucrul cu Caractere

• Caracterele se memoreaza sub forma de numere, reprezentate in baza 2.
• Codul ASCII atribuie un numar fiecărui caracter.
• Caracterele ASCII se impart in doua categorii: Imprimabile si neimprimabile.
• Literele mari și literele mici sunt diferite – au coduri ASCII diferite.
• Codurile ASCII ale literelor mari (sau mici) sunt în ordine.
• Diferență între codurile ASCII a două litere (mică – mare) este 32.
• Cifrele au coduri consecutive, Observăm că caracterul '0' nu are codul ASCII 0, ci 48.
• Spațiul are codul ASCII 32.

Instructiunea switch

• Permite executarea unor instrucțiuni, în funcție de egalitatea unei expresii cu anumite valori numerice constante.
• Valorile din clauzele case trebuie să fie constante întregi.
• Prezenţă instrucţiunii break; nu este obligatorie, dar lipsa ei modifică modul de execuţie al instrucţiunii.