C++001-对比编程语言C++和python

编程语言发展史

计算机 ENIAC

参考https://www.kdhlw.com/p/367506.html

计算机是一种电器, 所以计算机只能识别两种状态, 一种是通电一种是断电。最初ENIAC的程序是由很多开关和连接电线来完成的。但是这样导致改动一次程序要花很长时间(需要人工重新设置很多开关的状态和连接线)

https://v.qq.com/x/page/a0346u31452.html

17468 vacuum tubes 真空管

7200 crystal diodes 晶体管

1500 relays 继电器

70000 resistors 电阻

10000 capacitors 电容

approximately 5000 hand-soldered joints 大约有5000个手工焊接接头

it weighed more than 30 short ton and consumed 150kw of electricity

https://www.bilibili.com/video/BV1tk4y1y7FH/

机器语言：

最初的计算机所使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制是计算机的语言的基础,而这种只有计算机能懂的二进制语言被我们称为机器语言。

机器语言直接对计算机硬件进行操作，所以在特定型号的计算机上面，运算效率很高的。

机器语言需要用0、1组成的指令序列交由计算机执行，不容易理解，机器语言的使用与普及较为困难。同时机器语言是针对硬件的操作，不同的平台上，程序缺乏移植能力，从而时间成本，人力成本十分昂贵。

机器语言代码：

10111000 00000001 00000000 00000101 00000001 00000000

汇编语言：

助记符：在加法运算的本地代码中加上 add（addition的缩写）等这些缩写称为助记符

汇编语言：使用助记符的编程语言称为汇编语言

汇编器：把汇编源代码转换成本地代码的程序叫作汇编器

汇编：汇编器转换的过程称之为汇编

20世纪50年代初期在机器语言的基础上汇编语言诞生了。

汇编语言用一些简洁的英文字母、符号串来替代一个特定的指令的二进制串。使用了大量的助记符来代替二进制指令，方便我们人去编写代码。

汇编语言保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点，可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备。;虽然对于机器语言来说这已经很创新了。

但由于是直接控制硬件，且简单的任务也需要很多汇编语言语句，同时，编语言同样也是直接对硬件进行操作，这样依然局限了它的移植性。

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汇编语言代码

MOV AX, 1 ADD AX, 1

高级语言：

面向过程语言设计的代表有：C语言，Fortran等一系列语言，而面向对象语言设计的代表则为：java, c++,Python等。

1967年BCPL(Basic Combined Programming Language)由剑桥大学的Matin Richards在同样由剑桥大学开发的CPL语言上改进而来。BCPL最早被用做牛津大学的OS6操作系统上面的开发工具。

1969年前后B语言：1969年前后美国贝尔实验室的电脑科学家肯尼斯·蓝·汤普森（Kenneth Lane Thompson）在丹尼斯·里奇（Dennis MacAlistair Ritchie）的支持下设计出B语言, B语言是贝尔实验室开发的一种通用的程序设计语言，用于书写UNIX。这个名字取自BCPL中的第一个字母。但B语言使用的时间更短。

1972年C语言：1972年同样是贝尔实验室的丹尼斯·里奇 (Dennis Ritchie) 将B语言进一步改进，并且取了BCPL中的第二个字母将其命名为C语言。C语言,对B取长补短,并用之改写了原来用汇编编写的UNIX, (即UNIX第5版),但仅在贝尔实验室使用。C语言具有运算符丰富;数据类型丰富;允许直接访问物理地址，对硬件进行操作;可移植性好等优点。

但C语言在数据的封装性上缺点使得C在数据的安全性上有很大隐患;并且C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。

1979年C++:1979年由本贾尼·斯特劳斯特卢普在AT&T贝尔工作室研发了一款叫C++的语言，它是由C语言扩展升级而产生。C++能允许调整应用性能以及影响所有计算机性能，虽然C++相对来说学习难度很大，但是如果我们可以流畅使用的话，会远远超过其他的程序员。

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1990 年Python:Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的吉多·范罗苏姆于1990 年代初设计，作为一门叫做ABC语言的替代品。Python开发速度是快，比如Java100行代码python20行就搞定了。但是作为解释型的语言来说，比编译型语言的速度慢很多。

1995年Java:1995年5月23日，Sun Microsystems公司推出Java程序设计语言和Java平台。Java是一门面向对象的编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。java程序可独立于特定的硬件基础设施运行，即是可以在任何机器上运行（安装对应的JVM），这样可减少额外的维护成本。但是由于java程序编译成字节码后需要解释成机器码，在JVM解释的过程中需要额外的抽象动作以及消耗更多的内存。

机器汇编高级语言对比

C语言与汇编

参考：https://blog.csdn.net/weixin_39966065/article/details/104206680

C语言：

int AddNum(int a, int b)  
{
 return a + b;
}
void MyFunc()
{
  int c;
  c = AddNum(123, 456);
}

汇编语言：

_TEXT segment dword public use32 'CODE'
_TEXT ends
_DATA segment dword public use32 'DATA'
_DATA ends
_BSS segment dword public use32 'BSS'
_BSS ends
DGROUP group _BSS,_DATA
_TEXT segment dword public use32 'CODE'
_AddNum proc near
 ; 
 ; int AddNum(int a, int b)
 ; 
 push ebp
 mov ebp,esp
 ; 
 ; {
 ; return a + b;
 ; 
 mov eax,dword ptr [ebp+8]
 add eax,dword ptr [ebp+12]
 ; 
 ; }
 ; 
 pop ebp
 ret 
_AddNum endp
_MyFunc proc near
 ; 
 ; void MyFunc()
 ; 
 push ebp
 mov ebp,esp
 ; 
 ; {
 ; int c;
 ; c = AddNum(123, 456);
 ; 
 push 456
 push 123
 call _AddNum
 add esp,8
 ; 
 ; }
 ; 
 pop ebp
 ret 
_MyFunc endp
_TEXT ends
 end

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不同高级语言的应用场景

C语言的应用：写操作系统、linux以及windows等等常见的操作系统的内核和驱动；

C++的应用：常用的软件几乎都是C++写的。可以做游戏服务器、网络攻防、windows企业项目方向，大型3D游戏；

C#的应用：网站、这桌面应用程序、后端接口、Unity等框架等；

Python的应用：领域很多，算法相对比较多。核心的就业方向是web以及数据挖掘、机器学习方向；

Java的应用：安卓应用开发、视频游戏开发、桌面GUI、软件开发等；

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C++和python语法对比

参考：

https://www.programming-idioms.org/cheatsheets

https://www.grepper.com/index.php

Print Hello World

python代码

print("Hello World")

C++代码

std::cout << "Hello World" << std::endl;

Print Hello 10 times

python代码

for _ in range(10):
    print("Hello")
# print("Hello\n"*10)

C++代码

for (int i = 0; i < 10; ++i)
  cout << "Hello\n";

Create a procedure

python代码

def finish(name):
    print(f'My job here is done. Goodbye {name}')

C++代码

void finish(char* name){
    cout << "My job here is done. Goodbye " << name << "\n";
}

Check if list contains a value

python代码

x in list

C++代码

bool Contains(const std::vector<int> &list, int x)
{
  return std::find(list.begin(), list.end(), x) != list.end();
}

Return two values

Implement a function search which looks for item x in a 2D matrix m.

Return indices i, j of the matching cell.

Think of the most idiomatic way in the language to return the two values at the same time.

python代码

def search(m, x):
    for idx, item in enumerate(m):
        if x in item:
            return idx, item.index(x)

C++代码

template<typename T, size_t len_x, size_t len_y>
std::pair<size_t, size_t> search (const T (&m)[len_x][len_y], const T &x) {
    for(size_t pos_x = 0; pos_x < len_x; ++pos_x) {
        for(size_t pos_y = 0; pos_y < len_y; ++pos_y) {
            if(m[pos_x][pos_y] == x) {
                return std::pair<size_t, size_t>(pos_x, pos_y);
            }
        }
    }
    // return an invalid value if not found
    return std::pair<size_t, size_t>(len_x, len_y);
}

Join a list of strings

Concatenate elements of string list x joined by the separator ", " to create a single string y.

python代码

y = ', '.join(x)

C++代码

std::vector<std::string> x;
std::string y;
const char* const delim = ", ";
switch (x.size())
{
  case 0: y = "";   break;
  case 1: y = x[0]; break;
  default:
    std::ostringstream os;
    std::copy(x.begin(), x.end() - 1,
      std::ostream_iterator<std::string>(os, delim));
    os << *x.rbegin();
    y = os.str();
}

Depth-first traversal in a graph

Call th function f on every vertex accessible from the vertex v, in depth-first prefix order

python代码

def depth_first(start, f):
  seen = set()
  stack = [start]
  while stack:
    vertex = stack.pop()
    f(vertex)
    seen.add(vertex)
    stack.extend(
      v for v in vertex.adjacent if v not in seen
    )

C++代码

void dfs(Node& root, std::function<void(Node*)> f) {
  std::stack<Node*> queue;
  queue.push(&root);
  std::unordered_set<const Node*> visited;
  while (!queue.empty()) {
    Node* const node = queue.top();
    queue.pop();
    f(node);
    visited.insert(node);
    for (Node* const neighbor : node->neighbors) {
      if (visited.find(neighbor) == visited.end()) {
        queue.push(neighbor);
      }
    }
  }
}

Read one line from the standard input

python代码

line = sys.stdin.readline()

C++代码

int main() {
    for (std::string line; std::getline(std::cin, line);) {
        std::cout << line << std::endl;
    }
    return 0;
}

C++和python案例对比

在一个文件中找到给定单词出现的位置并统计出现次数。

python实现

if __name__=='__main__':
    file_name = input('Input the file you want to find in:')
    try:
        in_file = open(file_name,'r')
        lines = in_file.readlines()
        tag_tok = ''
        while tag_tok.upper() != 'Q':
            tag_tok = input('Input the Word you want to find(Q for quit):')
            if tag_tok.upper() != 'Q':
                count = 0
                line_no = 0
            for line in lines:
                line_no = line_no + 1
                inline_cnt = line.count(tag_tok)
                count = count + inline_cnt
                if inline_cnt > 0:
                    print('Find %s %d time(s) in line :%d'%(tag_tok,inline_cnt,line_no))
                    print(line)
                    print('---------------------------------')
                    print('Total fount %s %d time(s)'%(tag_tok, count))
    except:
        print("Can't open file %s"%(file_name))

输出为：

Input the file you want to find in:requirements.txt
Input the Word you want to find(Q for quit):ali
Find ali 1 time(s) in line :4
python-alipay-sdk # >= 3.0.4,
---------------------------------
Total fount ali 1 time(s)
Input the Word you want to find(Q for quit):a
Find a 1 time(s) in line :1
cryptography==38.0.4
---------------------------------
Total fount a 1 time(s)
Find a 5 time(s) in line :2
Django # >= 3.2,  # Replace "X.Y" as appropriate
---------------------------------
Total fount a 6 time(s)
Find a 2 time(s) in line :4
python-alipay-sdk # >= 3.0.4,
---------------------------------
Total fount a 8 time(s)
Find a 2 time(s) in line :5
django-cors-headers # >= 3.11.0,
---------------------------------
Total fount a 10 time(s)
Find a 1 time(s) in line :6
django-crispy-forms # >= 1.14.0,
---------------------------------
Total fount a 11 time(s)
Find a 1 time(s) in line :7
django-filter # >= 21.1,
---------------------------------
Total fount a 12 time(s)
Find a 1 time(s) in line :8
coreapi # >= 2.3.3,
---------------------------------
Total fount a 13 time(s)
Find a 2 time(s) in line :9
djangorestframework # >= 3.13.1,
---------------------------------
Total fount a 15 time(s)
Find a 1 time(s) in line :11
django-simpleui
---------------------------------
Total fount a 16 time(s)
Find a 1 time(s) in line :12
#cryptography==38.0.4
---------------------------------
Total fount a 17 time(s)
Input the Word you want to find(Q for quit):Q

统计文本中每个单词出现的频率

python版本

参考：https://blog.csdn.net/Ethereal_tl/article/details/127943817

import string
def word_frequency(txt):
    """接收去除标点、符号的字符串，统计并返回每个单词出现的次数
    返回值为字典类型，单词为键，对应出现的次数为值"""
    word_list = txt.split()
    d = {}  # 定义一个空字典
    for word in word_list:  
        if word in d:
            d[word] += 1
        else:
            d[word] = 1 
    return d
def top_ten_words(frequency, cnt):
    """接收词频字典，输出出现次数最多的cnt个单词及其出现次数"""
    dic=sorted(frequency.items(),key=lambda x:x[1],reverse=True)
    for i in range(cnt):
        print(dic[i][0],dic[i][1])
def read_file(file):
    """接收文件名为参数，将文件中的内容读为字符串，
    只保留文件中的英文字母和西文符号，过滤掉中文
    所有字符转为小写，
    将其中所有标点、符号替换为空格，返回字符串"""
    with open(file, 'r', encoding='utf-8') as novel:
        txt = novel.read()
    english_only_txt = ''.join(x for x in txt if ord(x) < 256)
    english_only_txt = english_only_txt.lower()
    for character in string.punctuation:
        english_only_txt = english_only_txt.replace(character, ' ')
    return english_only_txt
if __name__ == '__main__':
    filename = 'requirements.txt'  # 文件名
    content = read_file(filename)  # 调用函数返回字典类型的数据
    frequency_result = word_frequency(content)  # 统计词频
    n = int(input("请输入返回的top n值"))
    top_ten_words(frequency_result, n)

C++版本

#include<iostream>
#include<sstream>
#include<fstream>
#include<string>
#include<iterator>
#include<cctype>
#include<unordered_map>
using namespace std;
unordered_map<string, int> strMap;  //保存的结果
/***从字符串流中依次读入单词记录出现频率***/
void countWord(stringstream &ss)
{
    //依次读入单词
    string strTmp;
    while (ss >> strTmp)
    {
        unordered_map<string, int>::iterator it = strMap.find(strTmp);
        if (it == strMap.end())
        {
            strMap.insert(unordered_map<string, int>::value_type(strTmp, 1));
        }
        else
            strMap[strTmp]++;
    }
}
int main()
{
    //读入文档
    string strFile, tmp;
    fstream file("E:\\vscode\\happy-shop-demo-bak\\requirements.txt");
    while(getline(file, tmp))  //!file.eof()
    {
        strFile.append(tmp);
        tmp.clear();
    }
    //去除符号
    for (int i = 0; i<strFile.length(); i++)
    {
        if (ispunct(strFile[i]))
            strFile[i] = ' ';
    }
    //统计字符
    stringstream ss(strFile);
    //stringstream ss("django");
    countWord(ss);
    //打印结果
    unordered_map<string,int>::const_iterator it;
    for (it = strMap.begin(); it != strMap.end(); ++it)
        cout << it->first << "=" << it->second << endl;
    cout << endl;
    return 0;
}

C++001-对比编程语言C++和python

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