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第1章 计算与工程问题求解导论1

1.1 历史回顾1

1.2 现代工程成就3

1.3 计算机系统6

1.3.1 计算机硬件6

1.3.2 计算机软件6

1.4 数据表示与存储9

1.4.1 数制10

1.4.2 数据类型与存储14

1.5 解决工程问题的方法论16

本章小结18

习题19

第2章 简单的C+程序22

工程挑战：汽车性能22

2.1 程序结构22

2.2 常量和变量25

2.2.1 科学记数法27

2.2.2 数值数据类型27

2.2.3 布尔数据类型28

2.2.4 字符数据类型29

2.2.5 字符串数据30

2.2.6 符号常量31

2.3 C++类31

2.3.1 类声明32

2.3.2 类实现32

2.4 C++操作符34

2.4.1 赋值操作符34

2.4.2 算术操作符36

2.4.3 操作符的优先级38

2.4.4 上溢和下溢40

2.4.5 自增和自减操作符40

2.4.6 缩写赋值操作符41

2.5 标准输入和输出42

2.5.1 cout对象42

2.5.2 流对象43

2.5.3 操纵符44

2.5.4 cin对象46

2.6 使用IDE构建C++解决方案：NetBeans48

2.7 包含在C++标准库中的基本函数55

2.7.1 基本的数学函数55

2.7.2 三角函数56

2.7.3 双曲函数57

2.7.4 字符函数58

2.8 解决应用问题：速率计算59

2.9 系统限制61

本章小结62

习题65

第3章 控制结构：选择68

工程挑战：全球变化68

3.1 算法设计68

3.2 结构化编程69

3.2.1 伪代码70

3.2.2 可选方案的评估71

3.3 条件表达式71

3.3.1 关系操作符71

3.3.2 逻辑操作符72

3.3.3 优先级和结合性74

3.4 选择语句：if语句74

3.4.1 简单的if语句75

3.4.2 if/else语句76

3.5 数值方法：线性插值79

3.6 解决应用问题：海水的冰点81

3.7 选择语句：switch语句85

3.8 使用IDE构建C++解决方案：NetBeans87

3.9 为自定义数据类型定义操作符93

本章小结97

习题98

第4章 控制结构：循环101

工程挑战：数据收集101

4.1 算法设计101

4.2 循环结构102

4.2.1 while循环102

4.2.2 do/while循环105

4.2.3 for循环107

4.3 解决应用问题：GPS110

4.4 break和continue语句114

4.5 结构化输入循环114

4.5.1 计数器控制循环114

4.5.2 标志控制循环116

4.5.3 数据终止循环117

4.6 解决应用问题：气象气球118

4.7 使用IDE构建C++解决方案：Microsoft Visual C++122

本章小结128

习题129

第5章 使用数据文件132

工程挑战：天气预报132

5.1 定义文件流132

5.1.1 流的类层次132

5.1.2 ifstream类134

5.1.3 ofstream类135

5.2 读取数据文件137

5.2.1 指定记录的数目137

5.2.2 标志信号139

5.2.3 文件结束141

5.3 生成数据文件143

5.4 解决应用问题：数据过滤器——修改HTML文件145

5.5 错误检查148

5.6 数值方法：线性建模154

5.7 解决应用问题：臭氧测量156

本章小结160

习题162

第6章 使用函数进行模块化编程166

工程挑战：仿真166

6.1 模块化166

6.2 自定义函数168

6.2.1 函数定义171

6.2.2 函数原型175

6.3 参数传递177

6.3.1 值传递177

6.3.2 引用传递179

6.3.3 存储类型和作用域183

6.4 解决应用问题：计算重心185

6.5 随机数188

6.5.1 整数序列188

6.5.2 浮点序列192

6.6 解决应用问题：仪器可靠性192

6.7 定义类方法198

6.7.1 公共接口198

6.7.2 访问方法199

6.7.3 修改方法200

6.8 解决应用问题：复合材料设计204

6.9 数值方法：多项式的根208

6.9.1 多项式的根209

6.9.2 增量搜索方法211

6.10 解决应用问题：系统稳定性211

6.11 数值方法：积分219

本章小结222

习题224

第7章 一维数组229

工程挑战：海啸预警系统229

7.1 数组229

7.1.1 定义和初始化230

7.1.2 伪代码231

7.1.3 计算与输出235

7.1.4 函数参数238

7.2 解决应用问题：飓风等级241

7.3 统计表征数245

7.3.1 简单分析246

7.3.2 方差和标准差247

7.3.3 自定义头文件249

7.4 解决应用问题：语音信号分析250

7.5 排序和搜索算法254

7.5.1 选择排序254

7.5.2 搜索算法256

7.5.3 无序列表256

7.5.4 有序列表257

7.6 解决应用问题：海啸预警系统258

7.7 字符串263

7.7.1 C风格字符串定义和1/O263

7.7.2 字符串函数265

7.8 string类266

7.9 vector类267

7.10 解决应用问题：概率计算270

本章小结280

习题281

第8章 二维数组285

工程挑战：地形导航285

8.1 二维数组285

8.1.1 声明和初始化286

8.1.2 计算与输出290

8.1.3 函数参数292

8.2 解决应用问题：地形导航297

8.3 二维数组和vector类300

8.4 矩阵303

8.4.1 行列式304

8.4.2 转置304

8.4.3 矩阵加法和减法305

8.4.4 矩阵乘法305

8.5 数值方法：解联立方程307

8.5.1 图形分析307

8.5.2 高斯消元法309

8.6 解决应用问题：电路分析311

8.7 高维数组316

本章小结317

习题318

第9章 指针322

工程挑战：天气模式322

9.1 地址与指针322

9.1.1 地址操作符323

9.1.2 指针的分派324

9.1.3 指针的算术326

9.2 指向数组元素的指针329

9.2.1 一维数组329

9.2.2 字符串331

9.2.3 指针作为函数参数332

9.3 解决应用问题：厄尔尼诺南方涛动数据336

9.4 动态内存分配338

9.4.1 new操作符338

9.4.2 动态分配数组339

9.4.3 delete操作符339

9.5 解决应用问题：地震监测340

9.6 使用new和delete的常见错误345

9.7 链式数据结构346

9.7.1 链表346

9.7.2 栈348

9.7.3 队列348

9.8 C++标准模板库349

9.8.1 list类349

9.8.2 stack类350

9.8.3 queue类352

9.9 解决应用问题：文本文件的索引353

本章小结357

习题358

第10章 高级主题361

工程挑战：人工智能361

10.1 泛型编程361

10.2 数据抽象365

10.2.1 操作符重载365

10.2.2 像素类365

10.2.3 算术操作符367

10.2.4 友元函数371

10.2.5 验证对象374

10.2.6 按位操作符378

10.3 解决应用问题：彩色图像处理380

10.4 递归385

10.4.1 阶乘函数385

10.4.2 斐波纳契序列387

10.4.3 BinaryTree类388

10.5 类模板396

10.6 继承401

10.6.1 Rectangle类401

10.6.2 Square类404

10.6.3 Cube类406

10.7 虚方法409

10.8 解决应用问题：可重复的囚徒困境411

本章小结418

习题419

附录A C++标准库422

附录B ASCII字符编码430

附录C使用MATLAB从ASCIl文件中绘制数据点434

附录D练习答案437

附录E参考文献445