Part01、02 基础知识与编程环境、C++ 程序设计

CSP-S 初赛备赛知识文档(1)

2.2.1 基础知识与编程环境

1. Linux 系统终端中常用的文件与目录操作命令 【5】

基本文件操作：

• ls - 列出目录内容
• cd - 切换目录
• pwd - 显示当前目录
• mkdir - 创建目录
• rm - 删除文件
• rmdir - 删除目录
• cp - 复制文件
• mv - 移动文件

文件查看：

• cat - 显示文件内容
• more/less - 分页显示文件
• head/tail - 显示文件开头/结尾

权限管理：

• chmod - 修改文件权限
• chown - 修改文件所有者

2. Linux 系统下常见文本编辑工具的使用 【5】

Vim 编辑器：

• 模式切换：i(插入), Esc(命令), :(底行)
• 保存退出：:wq
• 不保存退出：:q!
• 基本移动：h,j,k,l 或方向键

Nano 编辑器：

• 更简单的文本编辑器
• Ctrl+O 保存, Ctrl+X 退出

3. g++、gcc 等编译器与相关编译选项 【5】

基本编译命令：

g++ -o program program.cpp  # 编译C++程序
gcc -o program program.c    # 编译C程序

常用编译选项：

• -O2 - 优化级别2
• -Wall - 显示所有警告
• -std=c++11 - 指定C++标准
• -g - 生成调试信息

4. 在 Linux 系统终端中运行程序，使用 time 命令查看程序用时 【5】

运行程序：

./program        # 运行可执行文件
./program < input.txt  # 重定向输入
./program > output.txt # 重定向输出

计时命令：

time ./program   # 测量程序运行时间

输出格式：

• real: 实际时间
• user: 用户态CPU时间
• sys: 内核态CPU时间

5. 调试工具 GDB 的使用 【5】

启动调试：

gdb ./program    # 启动GDB调试

常用命令：

• break main - 在main函数设置断点
• run - 运行程序
• next - 执行下一行
• step - 步入函数
• print var - 打印变量值
• continue - 继续执行
• quit - 退出GDB

2.2.2 C++ 程序设计

1. 类（class）

类的概念及简单应用 【6】

类定义：

class MyClass {
private:int privateVar;     // 私有成员
public:int publicVar;      // 公有成员// 构造函数MyClass(int x) : publicVar(x) {}// 析构函数~MyClass() {cout << "析构函数调用" << endl;}// 成员函数void show() {cout << publicVar << endl;}
};

对象创建：

MyClass obj(10);        // 创建对象
obj.show();             // 调用成员函数

成员函数和运算符重载 【6】

成员函数重载：

class Vector {
public:int x, y;// 运算符重载Vector operator+(const Vector& other) {return {x + other.x, y + other.y};}// 友元函数重载friend ostream& operator<<(ostream& os, const Vector& v) {return os << "(" << v.x << ", " << v.y << ")";}
};

使用示例：

Vector v1{1, 2}, v2{3, 4};
Vector v3 = v1 + v2;    // 运算符重载
cout << v3 << endl;      // 输出重载

继承与多态 【6】

继承概念：

// 基类
class Animal {
protected:string name;
public:Animal(string n) : name(n) {}virtual void speak() = 0;  // 纯虚函数virtual ~Animal() {}       // 虚析构函数
};// 派生类
class Dog : public Animal {
public:Dog(string n) : Animal(n) {}void speak() override {cout << name << " says: Woof!" << endl;}
};class Cat : public Animal {
public:Cat(string n极) : Animal(n) {}void speak() override {cout << name << " says: Meow!" << endl;}
};

多态使用：

int main() {Animal* animals[2];animals[0] = new Dog("Buddy");animals[1] = new Cat("Whiskers");for (int i = 0; i < 2; i++) {animals[i]->speak();  // 多态调用delete animals[i];    // 正确调用派生类析构函数}return 0;
}

继承类型：

• public - 公有继承（基类成员保持原有访问权限）
• protected - 保护继承（基类公有和保护成员变为保护）
• private - 私有继承（基类所有成员变为私有）

多态要点：

• virtual - 声明虚函数，实现运行时多态
• override - 明确表示重写基类虚函数
• final - 禁止进一步重写或继承
• 虚析构函数确保正确释放派生类资源

2. STL 模板

容器（container）和迭代器（iterator） 【5】

常用容器：

• vector - 动态数组
• list - 双向链表
• deque - 双端队列

迭代器使用：

vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {cout << *it << " ";
}

对（pair）、元组（tuple） 【5】

pair 使用：

pair<int, string> p = {1, "hello"};
cout << p.first << " " << p.second << endl;

tuple 使用：

tuple<int, string, double> t = {1, "test", 3.14};
cout << get<0>(t) << " " << get<1>(t) << endl;

集合（set）、多重集合（multiset） 【5】

set 使用：

set<int> s = {3, 1, 4, 1, 5};  // {1, 3, 4, 5}
s.insert(2);                   // 插入元素
if (s.find(3) != s.end()) {     // 查找元素cout << "Found" << endl;
}

multiset 使用：

multiset<int> ms = {1, 1, 2, 2, 3};  // 允许重复元素

双端队列（deque）、优先队列（priority_queue） 【5】

deque 使用：

deque<int> dq;
dq.push_front(1);    // 前端插入
dq.push_back(2);     // 后端插入
int front = dq.front(); // 访问前端
int back = dq.back();   // 访问后端

priority_queue 使用：

// 最大堆（默认）
priority_queue<int> maxHeap;
maxHeap.push(3);
maxHeap.push(1);
maxHeap.push(4);
cout << maxHeap.top() << endl;  // 输出4// 最小堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;

映射（map）、多重映射（multimap） 【5】

map 使用：

map<string, int> m;
m["apple"] = 5;
m["banana"] = 3;for (auto& [key, value] : m) {cout << key << ": " << value << endl;
}

multimap 使用：

multimap<string, int> mm;
mm.insert({"fruit", 1});
mm.insert({"fruit", 2});  // 允许重复键

算法模板库中的常用函数 【5】

排序和查找：

#include <algorithm>
vector<int> v = {5, 3, 1, 4, 2};sort(v.begin(), v.end());          // 排序
auto it = find(v.begin(), v.end(), 3); // 查找if (binary_search(v.begin(), v.end(), 3)) {cout << "Found" << endl;
}

数值算法：

int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
int max_val = *max_element(v.begin(), v.end());
int min_val = *min_element(v.begin(), v.end());

变换算法：

transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [](int x) { return x * 2; });

数学公式

时间复杂度计算

常见时间复杂度：

• $O(1)$ - 常数时间复杂度
• $O(\log n)$ - 对数时间复杂度
• $O(n)$ - 线性时间复杂度
• $O(n\log n)$ - 线性对数时间复杂度
• $O(n^2)$ - 平方时间复杂度
• $O(2^n)$ - 指数时间复杂度

空间复杂度计算

$$S(n)=O(f(n))$$

其中 $f(n)$ 表示算法所需的额外空间与输入规模 $n$ 的关系。

CSP-S 提高组初赛复习大纲

更新时间：2025 年 9 月 18 日 23:21:08

• 2.2.1 基础知识与编程环境 & C++ 程序设计
• 2.2.3 数据结构
• 2.2.4 算法
• 2.2.5 数学与其他