第一章 立刻動手

程式又不是食物，又如何會過期呢？其實這句話有點詞不達義。我們藉此機會把編譯過程的一些細節弄清楚一下。

我們先按「否」，程式執行的結果竟然是「Hello, World!」，我們的程式不是改過了嗎，為什麼執行的結果仍然一樣呢？

程式在執行之前要先編譯成可執行檔才能交給 CPU 來執行。打開 <專案目錄>/Debug 資料夾，你可以在裡面找到一個名為 CPPs.exe 的檔案，這就是可執行檔。在這個檔案上點兩下，程式就會開始執行。但是它會像我們第一次執行程式時一樣，黑底視窗閃一下就不見了，可是在執行一個 .exe 可執行檔時我們既不能幫它加中斷點，也無法再在程式中加 system ("PAUSE"); 指令。為了讓你看清楚它的執行結果，請先打開附屬應用程式中的「命令提示字元」，然後把 CPPs.exe 這個檔案從它的資料夾拉到「命令提示字元」的視窗中，再按「enter」。這時候你就可以看到程式執行的輸出為「Hello, World!」。原來每次我們執行程式的時候，其實就是在執行這個 CPPs.exe 檔案，當我們的原始程式修改過以後，這個 CPPs.exe 也要重新產生才能反映程式所做的變更。對話方塊中「這個專案組態已過期」的意思是原始碼已經改過了，但是 CPPs.exe 卻仍是舊的，問你要不要重新「建置」新的 CPPs.exe 可執行檔。這時候當然要選「是」才能看到修改後的執行結果。如果你嫌每次修改後都要回答這個問題太煩了，也可以先勾選「不要再顯示此對話方塊」再按「是」，那麼以後它就不會再問你了。

• • 1.3 常見的錯誤

• 如果你的程式沒有錯誤，你倒是可以先跳過這一節，日後碰到問題再回來閱讀。但是如果你的程式執行的結果並不如我們所預期的，那麼就得研究一下你的程式到底出了什麼問題了。

  • 開的專案不是「空專案」

  • .cpp 檔未加入專案

  • 專案中含有兩個 cpp 程式

  • 陳述式的最後未加「;」

  • 字串未加「"」

  • 「==」和「=」

•    

  • 1.4 第一個題目

• 筆者在大學時期和同學們一起學程式設計。每當寫好一個程式以後，一定會先拿給要好的同學來看，一來炫耀一下自己的成就，二來也讓對方看看自己的程式有沒有什麼缺失、有沒有一些情況沒有考慮到。我們常常會在別人寫好的程式上輸入不同的資料，找出這個程式在什麼情況下會出錯，再讓它回去修改他的程式。

• 現在在網路上有很多的網站可以幫你達到上面的目的，我們稱這些網站為「線上裁判」(online judge)。這題網站上有很多的題目，你必須寫程式來解這些題目，完成之後把你的程式碼上傳到網站，它會用很多的測試資料來測試你的程式的正確性，並把驗證的結果累計在你個人的統計表上，統計表通常會顯示你嘗試或通過了哪些題目。

• 在這些網站中，最平易近人的要算是高師大附中所開發的 Zerojudge 網站了。題目多以中文呈現，驗證的標準也較為寬鬆，甚至將討論區整合在題庫之中，非常適合初學者使用。因此，我們將以在 Zerojudge 網站上解題作為本課程的主軸，讓初學者透過解題，由淺入深，循序漸進地學好程式設計。

• Zerojudge 的網址很好記，你只要在網址列輸入「zerojudge.tw」便可以到它的首頁 (不要自己加上 www)。要使用這個網站，當然免不了要先開個帳號囉。Zerojudge 每一個頁面的上面都有一個「註冊」的連結，點進去以後填好相關的資料並送出，便完成了申請的程序。你也可以用 guest 帳號 (密碼也是 guest)，但是這樣就沒有辦法「炫耀」或是與他人交流。

• 註冊完成後請按「登入」連結登入網站。

• 在這個網站上已經累積了一千多題的題目，這些題目並沒有按難易程度來排列，所以千萬不要試圖從第一題開始一題一題往下做，請依本課程的引導來選擇適合的題目。即然我們剛剛寫了「Hello, World!」的程式，那麼我們就先來做這題。請依以下程序找到這個題目：

• 1. 在頁面上方可以找到「分類題庫」的連結，點一下你就可以看到題目的表列。

  2. 你可以在「題號：」的欄位輸入「d483」，按 Enter 後就會進入這個題目，或是

  3. 在「搜尋：」的欄位輸入「hello world」來作關鍵字搜尋，如果搜尋的結果只找到一題，便會直接進入題目；如果有很多題，就從列出的題目中找到你要的題目「hello, world」並點進去。

• 題目的內容是從 Wikipedia 上轉貼的文章，說明「Hello, World!」程式的由來及作用。接下來你就可以依下列程序上傳你的程式：

  • 在題目網頁的下方找到「解題」的連結，點進去以進入上傳程式的頁面。

  • 「解題語言」請選「C++」。

  • 切換到到 VC++ 2008 把你的「Hello, World!」整個程式碼複製起來，(你可以用 Ctrl-A 及 Ctrl-C 兩個按鍵組合來完成這個動作)。

  • 切回上傳的網頁，把程式碼貼在「程式碼」欄位中。

  • 按「送出」。

• 程式碼送出之後會跳到「解題狀況」的頁面，在這裡你可以看到本次上傳的「宣判」(Verdict)，如果是「AC」，代表你的程式被「接受」(Accepted) 了，也就是過關了。

• 把滑鼠移到頁面上方你的帳號名稱上面，你會看到一個下拉式選單，往下找到「解題統計」並按下去就會看到你的統計頁面。在左邊你可以看到「共通過(AC) xx 題」，在右邊你可以看到 d483 這個題號變成綠色的了。

• 如果你收到旳宣判不是「AC」，表示你的程式有些問題，不同的問題類型有不同的代號，你可以參考 Zerojudge 首頁上的說明。

• 「CE」(Compiler Error)：編譯錯誤。代表你的程式有語法上的錯誤，編譯器看不懂你的程式，無法把它轉成可執行檔來執行。這是一個不該犯的錯，因為一個程式如果有語法上的錯誤，在你自己的電腦上就無法執行了，不用上傳也知道不會過關。會犯這種錯誤的人多是太有自信，認為自己這樣打一定沒有錯，沒有先執行一遍就直接上傳了。

• 「TLE」(Time Limit Exceeded)：超時。你的程式沒有語法錯誤，編譯器順利地編譯並開始執行，只是沒有辦法在限定的時間內執行完畢。通常是程式陷入了無窮盡的迴圈停不下來，或是你的方法效率太差。

• 「WA」(Wrong Answer)：答案錯誤。你的程式沒有語法錯誤，也在時限內執行完畢，但是程式所輸出的內容和「標準答案」有異。通常是打錯字或是計算方法有誤。

• 如果你剛剛是把我們之前練習的程式未經修改就直接上傳的話，那麼你拿到的宣判應該是「WA」。在「WA」上點一下，它會提供你進一步的資訊如下：

• 再仔細看看題目的內容：「"hello, world" 程式的標準列印內容必須滿足『全小寫，無驚嘆號，逗點後需空一格』」。原來是我們輸出的字串與題目的要求不符。你只要把程式中兩個雙引號之間的文字修改成符合題目的要求，再重新上傳一次就可以「AC」了。

• 為了避免類似的錯誤，建議你這些文字都直接從題目的範例輸出中複製，不要自己打字，因為只要任何大小寫、空白或標點不一樣，就會拿了個「WA」回來。

• 如果你不想自己累積太多的「WA」，也可以考慮先用「Guest / pcshtest」帳號(密碼「Guest / test」)上傳，「AC」以後再用自己的帳號上傳。

• 接下來再練習一題「d129: Ugly Numbers」，先按「分類題庫」並用題號 (d129) 或關鍵字 (ugly number) 找到題目的網頁。

• 看到題目你可能會嚇一跳，怎麼下一題突然就變這麼難！但是這題一樣是沒有輸入，只要固定輸出一段文字就可以了。問題在於題目並沒有告訴你第 1500 個「醜數」倒底是多少，如果真的要寫一個程式來求第 1500 個「醜數」，那就真的不太容易了。

• 「醜數」這題所給的時間限制是 10 秒，有些人的做法是從 1 開始，把每個自然數都做質因數分解，再判斷它是否為醜數，用這種方法要做八億多個數的質因數分解才能找到第 1500 個醜數，以目前的個人電腦的速度，是不可能在 10 秒內完成的啦，你會得到一個「TLE」，這題需要有更有效率的方法。

• 不過如果你事先就知道第 1500 個「醜數」是 859963392 的話，(如果你事先不知道的話也沒有關係，因為現在你已經知道了)，這題就變得很簡單了。你不需要知道「醜數」的定義，也不用知道它是怎麼求出來的，你只要把第 1500 個「醜數」顯示出來就可以了。

• 根據題目的要求，你只要把之前的「Hello, World!」程式中兩個雙引號中的文字改成「The 1500'th ugly number is 859963392.」就行了。改好之後，請先執行一遍，確認程式可以執行並輸出正確的結果再上傳要到 Zerojudge。

  • 1.6 算術運算子

• 顯示數字

• 除了顯示文字訊息以外，程式也可以用來顯示數值。下面的程式就是用來顯示一年有幾秒：

• #include <iostream>

• using namespace std;

•  

• int main()

• {

•      cout << "31536000";

• }

• 如果你要顯示的是純數字，你也可以把字串的雙引號拿掉：

• #include <iostream>

• using namespace std;

•  

• int main()

• {

•     cout << 31536000;

• }

• 雖然上面兩個程式的輸出結果完全一樣，但是電腦在儲存和處理料的方法卻完全不一樣。

• 字串 "31536000" 對電腦來說只是一連串的 ASCII 字符，電腦並不會理會它的內容，只負責把它儲存在記憶體中，並依程式的指令顯示出來。

• 但是編譯器卻會把 31536000 轉成一個二進位的數字再存在記憶體中，而且電腦可以為這些數字提供計算的能力。

• 執行下面的指令：

•     cout << "123 + 456";

• 程式不會理會兩個「"」之間文字的意義，只會直接照樣輸出「123 + 456」，但是執行下面的指令：

•     cout << 123 + 456;

• 程式卻會依照運算式的內容把兩個數字相加並輸出其結果「579」。但是這時候就要很小心了，因為既然電腦要依照指令的內容來做運算，那麼這個運算式的內容就必需完全符合 C++ 的語法，編譯器才能看得懂並翻譯成適當的指令給電腦執行。

• 直接出現在程式中的數字我們稱之為「數值字面常數」(Numerical Literal)。在 C++ 語言中，不管是「數值字面常數」、「常數」或「變數」都有不同的「資料型態」，在稱後的章節我們會細談「資料型態」，現在你只需要知道「整數」的「數值字面常數」是由一連串的「0~9」的字符所構成，中間不能有任何的空白或是「,」。

• 除了數字以外，上面的那個指令還包含了一個「運算子」，也就是「+」。在 C++ 中也定義了許多的「運算子」，運算子也分成很多類別，其中最容易了解的應該就是「算術運算子」，而「+」就是 C++ 所定義的 5 個算術運算子其中的一個。

• 運算子是程式語言中一個很基本、也很重要的部份。其實以算術運算子來說，它的運作方式和數學上的概念差不多，所以也很容易了解。C++ 定義了五個算術運算子：

• 「+」：加法運算

• 「-」：減法運算

• 「*」：乘法運算

• 「/」：除法運算

• 「%」：餘數運算

• 下一章我們會更仔細地討論這些運算子。

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