C++科學計算的入門教室

課程大綱

課程簡介

學生能將所學應用於現實世界的科學問題中。課程通過逐步介紹，學生將學習到如何設置開發環境、編寫、測試和調試 C++ 程式，以及如何使用 C++ 標準模板庫（STL）和科學計算庫來提高開發效率。從基本語法到複雜的物件導向程式設計技術，為學生提供了一個穩固的學習基礎，使能夠在未來的學術或職業生涯中利用 C++ 解決各種問題。

第1單元：C++入門

  • 涵蓋主題：

    • C++簡介

    • 基本語法

    • 變數與基本資料類型

    • 編譯第一個程式

    • 基本的控制台輸入/輸出

  • 目標： 了解C++語法的基礎並寫一個簡單的程式

第2單元：控制流程

  • 涵蓋主題：

    • 條件語句

    • 迴圈

    • 邏輯和關係運算子

  • 目標： 學習如何使用條件和迴圈控制程式的流程

第3單元：檔案輸入和輸出

  • 涵蓋主題：

    • 讀取和寫入檔案

    • 命令行參數

  • 目標： 處理檔案I/O並了解命令行基礎

第4單元：理解指標和記憶體管理

  • 涵蓋主題：

    • 指標

    • 動態記憶體分配

    • 智慧指標

  • 目標： 掌握指標概念並有效管理記憶體

第5單元：函數、區塊和參考變數

  • 涵蓋主題：

    • 編寫函數

    • 作用域

    • 透過參考傳遞變數

  • 目標： 利用函數進行模組化程式設計並了解作用域規則

第6單元：類別入門

  • 涵蓋主題：

    • 定義類別

    • 建構函數/解構函數

    • 存取修飾符

  • 目標： 了解物件導向程式設計概念和類別定義

第7單元：進階類別和物件導向概念

  • 涵蓋主題：

    • 繼承

    • 多態性

    • 抽象類別

  • 目標： 學習進階物件導向程式設計概念

第8單元：使用模板進行泛型程式設計

  • 涵蓋主題：

    • 模板函數和類別

    • 標準模板庫

  • 目標： 應用模板進行泛型程式設計

第9單元：處理錯誤、異常和測試

  • 涵蓋主題：

    • 錯誤處理

    • 使用異常

    • 軟體測試基礎

  • 目標： 實現穩健的錯誤處理並開發測試策略

第10單元：科學計算應用

  • 涵蓋主題：

    • 視班級狀況調整

    • 舉例開發線性代數類別

  • 目標： 將C++概念應用於解決科學計算問題