CCF GESP直通车：C++二级三级精讲精练__9787302710646

内容简介
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序言
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本书针对GESP二级和三级的C++考试大纲量身定制。全书知识讲解深入浅出，例题丰富，还有一些延伸阅读，旨在增加趣味性和扩展知识面。全书分为六部分：第一部分为编程辅助工具，介绍计算机网络、流程图、数据类型转换、ASCII编码及数学函数；第二部分为数组与嵌套，介绍一维数组、多层分支、多层循环，以及它们在字母矩阵、数字三角形方面的应用；第三部分为递推与枚举，介绍递推、迭代和枚举的解题方法，并举例说明如何应用；第四部分为进制转换、数据编码和位运算，举例说明位运算在加密方面的应用；第五部分为字符串，分为C语言风格的字符串和C++风格的字符串；第六部分为集合、字典和其他，介绍集合、字典及算法的概念，同时也初步介绍函数的概念。本书的适读人群为自学编程的学生，以及从事中小学生编程教育的老师，特别适合准备参加GESP考试的学生。

1.全方位覆盖GESPC++二级三级大纲，从计算机基础到编程实战，一步到位。2.深入原理性探讨，拓展数学与编程的跨界知识。3.精选例题+历年真题+课后习题，及时巩固所学。4.一题多解，难易兼顾，满足不同学生的学习需求。5.6.附赠PPT课件与视频讲解，扫码即得，让学习更轻松。

前言

< PREFACE >

若希望深入了解本书的创作初衷和编写背景，建议先阅读本系列第一册《CCF GESP直通车：C++一级精讲精练》（本书后面简称《一级》）中的“致大朋友”部分（可扫描右侧二维码阅读）。

作为该系列的第二本，本书全方位涵盖CCF GESP认证考试C++语言科目的二级和三级考核大纲内容。

具体而言，二级内容包括第一部分“编程辅助工具”、第二部分“数组与嵌套”和第三部分“递推与枚举”，包含以下核心知识点：

计算机的存储与网络。

程序设计语言的特点。

流程图的概念与描述。

ASCII编码。

数据类型的转换。

常用数学函数。

max函数、min函数。

一维数组。

多层分支/循环结构。

递推、迭代和枚举。

代码效率。

三级内容包括本书第四部分“进制转换、数据编码和位运算”、第五部分“字符串”和第六部分“集合、字典和其他”，深入探讨如下内容：

数据编码（原码、反码、补码）。

进制转换（二进制、八进制、十进制、十六进制）。

位运算［与（&）、或（|）、非（~）、异或（^）、左移（<<）、右移（>>）］。

算法的概念与描述（自然语言描述、流程图描述、伪代码描述）。

一维数组基本应用。

字符串及其函数。

倒推算法。

集合、字典。

函数初探。

（1）效率专题的独立设计。

从二级阶段开始，本书在教学目标上进行了重要升级：在确保代码正确的基础上，新增专门章节系统性地讲解代码效率优化。涵盖时间复杂度分析基础、常见算法效率对比及实际编程中的优化技巧等内容，旨在帮助学习者建立性能优化意识，为后续进阶学习奠定基础。

（2）一维数组的分级设计。

虽然一维数组未被正式列入GESP二级考试大纲，但通过对历年真题的分析发现，数组相关知识点在二级考试中频繁出现。为此，本书在二级内容中科学融入了基础数组知识模块，帮助考生有效应对实际考试需求。在三级部分，则进一步深入讲解数组的高级应用技巧，包括用字符型数值定义数组长度、数组边界安全访问等进阶内容，以及一维数组在实际编程中的典型应用场景。

（3）超前知识点的合理引入。

在三级内容设计中，本书审慎引入部分超出大纲但实际考试中涉及的重要知识点。例如，倒推算法和函数基础虽未列入三级大纲，但真题中多次出现相关应用，且某些编程题使用函数编写代码能显著简化代码结构。再如，集合和字典同样在三级大纲中未曾提及，但其难度很适合三级学员，且使用这两个数据类型能大幅简化特定题型的解法，提升代码可读性和执行效率。

（4）模块化分段式编排。

本书采用模块化知识体系设计，将二级和三级知识点科学划分为6个循序渐进的学习单元。每个单元均包含核心知识模块和知识点总结。这种“学习—沉淀—内化”的螺旋式教学设计，旨在帮助学习者建立系统化的知识框架，掌握科学的学习节奏，实现知识的有效迁移，并培养学习者的自主总结能力。该结构设计参考了认知心理学中的“间隔学习效应”理论，通过合理的知识分段和复习节点设置，可提升20%~30%的学习

效率。

（1）注重思维过程的引导。

如《一级》教材所述，本书的特色之一在于完整呈现每道编程题的思考轨迹，这一特点在二、三级教材中体现得更为突出。随着题目的难度提升，更需要向学习者清晰地展示问题解决的思维路径。为了循序渐进地推导出最终答案，部分题目会呈现多个中间代码版本—这些版本可能存在逻辑缺陷，或是正确但效率欠佳。尽管这种呈现方式会增加教材篇幅，但正是这些真实的思考过程，能帮助学习者掌握编程思维的精髓，这也是本书最具教学价值的部分。

（2）系统化解题方法的归纳。

除思维引导外，本书还针对典型算法题型进行了系统的方法总结。重点梳理了递推（含正向递推与逆向递推）、迭代、枚举等核心算法的标准化解题流程，并在例题演示及习题解析中严格践行这些规范步骤。以逆向递推为例，其标准流程明确包含3个关键环节：首先确定数列构成要素，其次设定初始条件，最后建立普适的递推关系—其中递推关系的建立必须确保对所有数据具有一致性，这直接决定了循环结构的正确性。建议学习者牢固掌握这些标准化步骤，这样才能在实战中从容应对各类算法问题。

（3）拓展数学与编程的跨界知识。

本书的另一大特色在于引入了诸多趣味数学概念，如雷劈数、自守数、中空数、位增数、黑洞数（如495）及两头蛇数等。这些在常规数学课程中很少涉及的数学概念，不仅丰富了学习者的知识视野，更通过编程实践生动展现了数学之美。通过将抽象的数学概念转化为具体的编程实现，既增强了学习的趣味性，又直观地体现了编程解决实际问题的能力，从而有效激发学生的学习兴趣和探索欲望。

（4）创新性编程题库建设。

相较于《一级》，本书显著增加了原创编程习题的比重。特别值得一提的是，即使面对看似与编程无关的概念，笔者也精心设计了配套的编程实践题目。这些原创题目具有双重教学价值：其一，通过编程深化对抽象概念的理解，展现所学知识的实际应用场景；其二，有效提升学习者的算法实现能力。例如，在进制转换章节（见第四部分），笔者设计了完整的进制转换系列题目，涵盖十进制转二进制、八进制、十六进制乃至任意k进制的编程实现；在位运算部分，则创新性地开发了基于异或运算和移位运算的字符串加密算法题目，使抽象的理论知识转化为具有实用价值的编程实践。

（5）梯度化难度设计。

本书在习题编排上呈现出鲜明的“分层递进”特征，每章均设置3或4道编程题，形成由浅入深的难度梯度。特别值得注意的是，每章的最后一道题均经过精心设计，相当具有挑战性。这种编排基于以下教学考量：从二级课程开始，学习者的编程能力开始呈现差异化发展。笔者既需要确保基础薄弱的学生能够稳步提升，同时也必须为学有余力的学生提供充分的发展空间。这些具有挑战性的题目不仅能激发优秀学生的潜能，更能帮助他们为后续的编程竞赛打下坚实基础，实现个性化成长。

（6）深入原理性探讨。

本书的延伸阅读部分在延续“拓展知识视野”的基础上，更加注重对计算机科学本质问题的深度剖析。笔者精选了诸如数值越界、宏定义、补码机制、头文件等核心概念进行了本质性探讨。这些内容虽然需要学习者具备更强的抽象思维能力，但一旦领悟，往往能达到融会贯通的境界，并能显著提升解决问题的效率。以补码运算为例，传统的“原码→反码→加1”求解方式，代码实现烦琐（需处理复杂的连环进位问题），难以被初学者掌握。但若理解了补码的本质是“将原数加上232得到的一个正整数”（这里的原数是指32位负整数），即可将复杂的补码计算转化为简单的正整数二进制转换问题，实现代码的极致简化。这种对问题本质的把握，往往能带来编程思维质的飞跃。

本书具有广泛适用性，主要面向以下3类读者群体。

编程培训教师：可作为系统化教学用书，每章内容设计为两个标准课时（每课时60分钟）。

自学编程学员：支持个性化学习进度安排，可根据自身基础灵活调整学习节奏。

GESP等级考试备考者：本书的知识体系与训练题目专门针对考试要求设计。

教学内容采用分层设计结构，除概念讲解外，还有很多练习。练习分为如下4类。

【例题】：作为知识讲解的组成部分，建议以老师讲授或自主阅读方式学习，并不要求读者自己解答。

【真题解析】：与例题一样，以老师讲解或自主阅读方式学习，区别在于这些题目是以往考试的真题。

【课堂练习】：作为互动式练习的部分，建议学生先独立完成，再由教师讲评。对于自学的学生，也应先自主解题，然后参考答案。

【课后作业】：作为巩固加强的部分，学生应自主解答。

配套资源说明。

完整习题解析：所有课后作业均附详细解答，可自行下载。

数字化教学资源：配套教学PPT课件和知识点讲解视频。

获取方式：扫描图书封底二维码即可下载全部数字资源。

规范的代码编写要求

一份高质量的代码应当具备以下特征。

（1）完整性。

包含必要的头文件声明。

包含命名空间声明。

具有完整的main函数结构。

（2）规范性。

严格的代码缩进（建议4个空格）。

所有分支/循环结构的代码块必须另起一行。

单行仅包含一个赋值语句。

合理使用空行分隔逻辑块。

详尽的注释说明。

本书对代码的特殊处理

出于版面考虑，本书示例代码采用紧凑型排版。

左花括号统一放在行尾，包括main函数和所有语句块。

单行if/else语句如果比较简短，则直接跟在条件之后。

多条简单赋值语句可能放在同一行，以逗号分隔。

注释优先放在行末。

严格控制空行使用。

二级代码示例仅展示main函数体，三级代码示例包含完整头部信息。

重要说明

本书的紧凑写法仅为节省版面，实际编程时应严格遵守标准代码规范，保持代码良好的可读性。规范的代码风格是专业开发的基本要求，初学者应从一开始就养成良好的习惯。

一本书的问世离不开很多人的共同努力。在此，我怀着无比感恩的心情，向所有支持本书创作的人们致以最诚挚的谢意。

特别感谢中国计算机学会GESP组委会主席王延平教授、《软件简史》和《软件调试》作者暨格蠹科技创始人张银奎老师、Boolan首席咨询师及C++专家吴咏炜老师，感谢他们在百忙之中为本书撰写推荐语，他们的专业认可给予我莫大的鼓舞。

诚挚感谢清华大学出版社的王中英编辑，她不厌其烦地协助文字润色、图片编辑和版面设计，为本书的品质提供了坚实保障。感谢其团队的专业支持，使本书得以顺利出版。

衷心感谢国网湖南省岳阳公司高级工程师余捻宏老师，是他的启发和鼓励，让我萌生了将教学心得整理成书的想法。

感谢学生家长赵娟、朱博渊、阮小芬、黄婷婷、严翠红、罗文浩、商晶莹等，感谢你们对我编程培训工作的鼎力支持，感谢他们愿意与我分享孩子成长的喜悦和生活点滴。

深深感谢我的家人，感谢妻子陶娟女士的默默付出与后勤保障，感谢儿子的理解与陪伴，愿我们永远幸福安康。

本书真题解析均引自CCF历年GESP考试真题，部分图片素材来源于网络资源，在此一并致以谢忱。

由于时间所限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者不吝指正。您的宝贵意见将是我不断完善的重要动力。

沈根成

2026年1月28日于上海学漄乐码学堂

沈根成，1995年毕业于复旦大学数学系，获得复旦大学优秀毕业生称号，后面试直升至东华大学攻读硕士学位。1998年硕士毕业后，在软件行业工作20余年，在多家跨国公司历任开发工程师、技术经理、部门经理等职位，精通C、C++、Java等编程语言。2024年初，尝试青少年编程培训工作，对中小学生的学习特点有充分的了解，对编程培训也有自己独特的见解。

CONTENTS

· 二级 ·

第一部分编程辅助工具

第1章计算机网络与存储 / 4

1.1 计算机网络 / 4

1.1.1 资源共享 / 4

1.1.2 信息传递 / 5

1.1.3 拓扑结构 / 5

1.1.4 网络分类 / 7

1.1.5 互联网 / 7

1.1.6 因特网协议 / 8

1.2 计算机地址 / 8

1.2.1 IP地址 / 9

1.2.2 域名地址 / 10

1.3 数据的存储 / 11

1.3.1 RAM、ROM、Cache / 11

1.3.2 存储介质 / 12

1.3.3 存储单位 / 13

课后作业 / 13

延伸阅读：128位的二进制数到底有多少个 / 13

第2章程序设计语言与流程图 / 15

2.1 程序设计语言 / 15

2.1.1 机器语言 / 16

2.1.2 汇编语言 / 16

2.1.3 高级语言 / 16

2.1.4 C++语言的特性 / 17

2.1.5 代码质量 / 17

2.2 流程图 / 18

2.2.1 顺序结构的流程图 / 19

2.2.2 分支结构的流程图 / 19

2.2.3 循环结构的流程图 / 20

课后作业 / 22

第3章数据类型转换 / 24

3.1 为什么需要数据类型转换 / 24

3.2 强制类型转换 / 25

3.3 隐式类型转换 / 25

3.3.1 赋值时的隐式类型转换 / 25

3.3.2 表达式中的隐式类型转换 / 26

3.3.3 两种隐式类型转换同时发生 / 28

3.4 数值越界 / 28

3.5 除数为0 / 29

课后作业 / 30

延伸阅读：数值越界的本质 / 31

第4章字符编码与ASCII编码系统 / 33

4.1 字符编码的概念 / 33

4.2 ASCII编码 / 33

4.2.1 ASCII编码的字符集 / 34

4.2.2 ASCII编码字符与数字的对应关系 / 34

4.2.3 ASCII编码表的规律 / 38

4.2.4 ASCII编码的应用 / 39

4.3 其他编码 / 41

4.3.1 定长编码 / 42

4.3.2 不定长编码 / 42

4.4 实现你自己的编码 / 43

课后作业 / 43

第5章初级数学函数 / 45

5.1 科学记数法 / 45

5.2 数学库函数 / 46

5.2.1 绝对值函数 / 46

5.2.2 取整函数 / 46

5.2.3 幂函数 / 48

5.2.4 平方根函数 / 48

5.3 随机数 / 50

5.3.1 随机数函数 / 50

5.3.2 随机数种子函数 / 51

5.4 最值函数 / 52

课后作业 / 53