致大朋友 

随着科技的日益发达和计算机的普及，编程已经成为一项必备的技能。教育部也已经发出了通知，要求把信息技术课程从兴趣课变为必修课，并大幅度提升了学生在编程、算法方面的思维要求。可以说，编程教育已经得到国家层面和很多有识之士的重视，并且编程学习日趋低龄化。 

与此同时，中国计算机学会发起并主办的 GESP，即编程能力等级认证（Grade Examination of Software Programming），为青少年计算机和编程学习者提供了一个学业能力验证的平台。GESP 覆盖中小学全学段，符合条件的青少年均可参加认证。GESP 旨在提升青少年的计算机和编程教育水平，推广和普及青少年计算机和编程教育。 

获得 GESP 证书，不仅可以体现学生的编程水平，而且可以受到各省市重点中学的欢迎，比如现在很多重点中学都把获得 GESP 作为招生条件之一。很多中小学生也趁此机会，早早地投入到了编程学习中，各种编程培训机构也如雨后春笋般涌现出来，推出各种形式的编程培训课程，笔者也是在这个大潮流中投身到了中小学生编程教育之中。 

在对中小学生进行编程培训的过程中，笔者发现，目前市面上虽然有很多 C++ 书籍，但是跟 GESP 完全匹配的几乎没有。GESP 的考试内容覆盖面很广，从计算机发展历史到计算机组成、计算机工作原理、计算机网络，从编程到算法、流程图、数据编码，甚至还涉及GESP本身的一些考试规则等，可以说包罗万象、一应俱全，但另一方面又都不是很深。

而目前市面上的 C++ 书籍，不仅没有涵盖那么多编程语言之外的东西，而且没有跟 GESP的 8 个等级适配，有些书一本就覆盖了 GESP 一级到五级甚至六级的内容。因而，笔者深刻感受到需要一套与 GESP 完全适配的书籍的重要性。 

另外，在培训期间，笔者也意识到，针对成年人的教课方式不能照搬到中小学生身上。因为很多知识点是存在依赖关系的，一般成年人的教课方式都是遵循点—线—面的方式并且按照逻辑顺序来的，先讲述各个概念，再讲解它们能干什么，然后讲解在实际生活中的应用。比如，对于数据类型、变量、算术运算，按照逻辑顺序应该先讲解数据类型，然后讲解变量，再讲解算术运算，因为要讲解算术运算，就离不开变量，因为程序中的算术运算都是对变量的运算；而要讲解变量又离不开数据类型，因为变量声明时必须指定数据类型。 

在笔者的第一期课程中，就采取了这种方式。但是发现小朋友们听得云里雾里。数据类型对大家来说是个全新的概念，整型和长整型到底有啥区别，单精度和双精度又有什么不同？你跟他们讲所占的空间不同，存储方式不同，大家也是似懂非懂。然后再讲变量，变量到底是个什么概念，为什么变量要有数据类型？中小学生由于知识和思维的局限，对这些概念很难掌握。加上有些孩子同时在学习 Scratch 和 Python，不同的语言定义的数据类型并不一样，很多概念堆在一起就会打架。 

为此，在第二期课程中，笔者放弃了这种传统的点—线—面的方式，先不讲数据类型和变量，一上来就先讲算术运算，需要定义变量的地方就先让大家照抄。因为编程的核心价值是算法，而算法的基础是运算，NOI 最终考查的也是算法，所以运算才是重点，数据类型和变量都是辅助性质的东西。等到基本的运算讲完以后，再慢慢引入数据类型和变量的概念，大家就容易理解多了。 

还有一个例子是关于布尔类型、逻辑表达式以及分支语句。分支语句需要使用逻辑表达式，而逻辑表达式的值是布尔类型的，所以要严格按照顺序来讲，则必须先讲布尔类型，然后讲逻辑表达式，再讲分支语句。但是布尔类型太抽象了，如果逻辑表达式不结合具体例子，那么也讲不明白。所以在讲解时，笔者先讲分支语句，即先讲应用，再讲逻辑表达式，最后讲布尔类型。 

还有很多其他的例子，这里不一一列举。笔者想说的是，为了让这些内容便于中小学生理解，笔者花了大量的心思，有时候一节一小时的课程，准备讲义要花好几天，要反复修改好几次。但是，当发现这样的讲解小朋友们更容易听得懂时，感觉一切付出都是值得的。 

中小学生是祖国的未来和希望，培养中小学生是整个社会的责任。笔者觉得，自己在中小学生编程培训方面的经验和体会不应该自己独有，应该分享给全天下从事中小学生编程培训的老师。于是，笔者把所有的讲义整理成文字，每级一本或每两级一本，形成一个系列，希望能给大家带来帮助。 

基于此，这个系列最大的特点是与 GESP 完全适配，这也是与其他 C++ 书籍最大的区别。这个系列严格按照 GESP 的 8 个等级以及历年的考试真题来安排内容，这句话有两个含义。第一，内容的广度跟 GESP 大纲匹配，比如一级里讲到了计算机历史、计算机组成部分，二级里会讲到网络基础和流程图等。第二，它讲解的深度跟 GESP 大纲匹配，同时又稍许超前一点点。这是因为，GESP 的考试经常会有一些“超纲”的题目，比如说数组，在大纲里是属于三级的，但在二级的考题里也有一些数组的影子，这就使得本书中的有些主题要在不同的级别里讲解两次，第一次比较浅，第二次比较深。 

本书涵盖的内容 

本书是这个系列中的第一本，涵盖 GESP C++ 一级的大纲，包括： 

? 计算机基础与编程环境。 

? 计算机历史。 

? 变量的定义与使用。 

? 基本数据类型（整型、浮点型、字符型、布尔型）。 

? 控制语句结构（顺序、循环、选择）。 

? 基本运算（算术运算、关系运算、逻辑运算）。 

? 输入输出语句。 

本书分成 4 部分。第一部分编程基础，内容包括 GESP 介绍、二进制基础、计算机硬件和发展历史、程序的概念和编程的流程等；第二部分算术运算，讲解数据类型、变量的定义与使用、各种算术运算、输入输出语句、位数拆分、时间转换等；第三部分分支结构，介绍 if-else 语句、switch 语句、逻辑运算符、数据类型转换，以及它们在奇偶数判断、k幸运数判断、回文数判断、水仙花数判断、闰年判断、优等生判断、特长生判断、凯撒加密、公约数、公倍数等方面的应用；第四部分循环语句，讲解 for 循环、while 循环、do-while循环，以及它们在素数判断、完全平方数判断、数列求和、幂运算、阶乘运算等方面的应用。本书的特点 

（1）与 GESP 一级的考试大纲完全适配，前面介绍过这是本系列最大的特点。 

（2）文风轻松、接地气，深入“为什么”的层面。本书对各种概念和语法娓娓道来，就像和人聊天的感觉。不像有些书籍只是把概念往那儿一放，本书仔细地讲解了为什么需要引入这些概念，比如为什么要有数据类型，为什么需要定义变量，为什么需要输出语句，为什么需要布尔数据类型，等等，确保大家不但知其然，而且知其所以然。 

（3）数学知识先解释。在讲解各种应用的时候，自然离不开一些数学知识，比如什么叫素数，什么叫完全平方数，什么叫平方根。为了兼顾不同年龄段的学生，本书对所有的数学知识都先解释一遍，并反复举例。 

（4）实战演练。在讲解各种语法知识时，会通过大量的例题和练习来帮助消化，其中很多都是 GESP 真题，几乎涵盖了 GESP 自推出以来所有的考题。 

（5）一题多解。本书对同一个问题有时会给出多种解法，并对有些解法进行非常详细的解释，比较它们的优劣，这些解释可能会用到一些大家还没有学到的概念，读者可以根据自己的实际情况选择阅读或跳过。比如素数的判断，给出了 3 份代码，前两份效率差，但易于理解，第三份效率高，但用到了平方根的概念，低年级的小朋友理解起来就有点困难，这时就可以跳过第三份代码。 

（6）难易兼存。每章后面都有很多作业，这些作业有难有易，这样各个年龄段的孩子都能各取所需，避免有些孩子望而生畏，而另一些孩子又觉得过于简单。本书中的编程题，题面描述一般都很简单，这一方面是为了节约版面，另一方面也是为了让大部分孩子都能理解。但 GESP 的考题（包括其他信息学的竞赛）题面描述都很长，非常考验大家的阅读理解能力。为了尽量让准备参加 GESP 考试的孩子适应 GESP 的考试模式，本书中的部分题目也采用了场景式的题目描述，即先构造一个应用场景，再延伸出一道题目，让题目看起来很“复杂”。 

（7）例题的连贯性。随着知识点的深入，例题会越来越难，但大部分书中的例题是互不相关的。笔者觉得，虽然知识点越来越难，但它们是连贯的，那么例题是不是也可以连贯起来呢？在笔者的精心构思下，创造出了一个连贯的主题“重点中学的招生政策”。这个政策开始为“优等生策略”，即各门功课都很优秀，解题时使用逻辑运算符与（&&）；然后推出“特长生策略”，即只要有一门特别优秀就行，解题时使用逻辑运算符或（||）；然后推出“组合招生政策”，即优等生和特长生二选一，解题时需要同时使用逻辑运算符与和或；接着又推出“招生政策 2.0”，加入新的课程，条件更加复杂，避免了“跛脚”（即有一门课特别差）的现象，代码中需要用到各种逻辑运算符以及隐式类型转换；最后又推出“招生政策 3.0”，不是看一次成绩，而是看几次的平均成绩，这时就需要在原来的基础上添加循环。就这样，通过一个招生的主题，把所学到的知识全部连贯在了一起。 

本书的适用人群 

本书是为 GESP 量身定制的，因而特别适合准备参加 GESP 等级考试的学生，以及从事 GESP 编程培训的老师。同时由于本书结构上的安排，对于那些不以考试或竞赛为目的的学生来说，也是一个很好的选择。对于编程老师，每章基本上对应两课时（按 1 小时 1 课时计算），对于自学编程的学生，则可根据自己的实际情况动态调整进度。 

除课后作业外，书中有很多例题和练习，分成 3 类： 

【例题】：这类题目是正文内容的一部分，以老师讲解或者自己看书为主，并不要求大家自己解答。 

【真题解析】：这类题目跟例题一样，以老师讲解为主，区别在于这些题目是以往考试的真题。 

【课堂练习】：这类题目是给学生练习的，学生先自己做，然后老师再讲解答案。对于自学的学生，也应该先自己尝试解答，然后再看答案。 

所有的课后作业都附带了答案，在本书的最后。 

本书另外附带 PPT 课件和视频讲解，供大家参考，扫描封底的“本书资源”二维码即 

可获得这些资源。 

致谢 

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，感谢你们在百忙之中为本书撰写推荐语，你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编校团队，感谢你们的专业支持，使本书得以顺利出版；特别感谢王中英编辑，您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。 

衷心感谢国网湖南省岳阳公司高级工程师余捻宏老师，是您的启发和鼓励，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，感谢你们愿意与我分享孩子成长的喜悦和生活点滴。 

还要感谢我的妻子陶娟女士和我的儿子，感谢他们在生活中的陪伴，感谢妻子为我做默默无声的后勤工作，才让本书能够尽早跟大家见面。祝愿我们永远幸福、健康、快乐。 

书中引用的真题解析，都来自 CCF 历年的 GESP 试卷，书中部分图片来自网络，在此一并表示感谢！ 

最后，由于时间仓促，书中难免有错误疏漏之处，还请读者批评指正。 

沈根成 

2025 年 4 月 18 日于上海联航路盛格塾

致小朋友 

小朋友们，大家好！你听说过编程吗？编程就是在电脑上编写代码来解决实际问题，比如算一算你今年一共收了多少压岁钱，或者你这次考试，各门功课加起来一共考了多少分，或者如果你很厉害，还可以编一个小游戏。想一想吧，你不再需要拿出纸和笔，把数据记录下来，列个竖式来计算。你只要打开电脑，运行你编写的程序，把数据输入进去，它就能帮你计算出结果。而且你只要编写一次，以后可以反复使用。这是多么神奇和有趣的事情啊！ 

实际上，上面所列举的只是两个很简单的例子。编程的应用非常广泛，如今我们的生活早就离不开程序了。我们跟别人聊天沟通使用的微信是一个程序，我们在网上购物时进入的淘宝网站是一种程序，我们写文章使用的 Word、做讲义使用的 PPT 都是程序，甚至在我们的各种家电设备中，都有小程序存在。另外，我们如果想要让电脑模拟人类来思考，更是离不开程序。 

编程不光神奇和有趣，学习编程还有很多好处。编程可以让大家养成严谨的习惯，编写代码时，要求大家严格按照代码规范来书写，不可以有半点马虎。编程能提高大家的抽象思维和想象的能力，编程时我们往往要在脑海里构思一幅图画，想清楚代码的结构，使用什么算法等。编程也能提高大家的总结能力和举一反三的能力，通过分析不同题目的代码，找出其中的规律，可以总结出一个结论，进而就能解决类似的问题。编程还能提高大家的创新能力，通过对同一道题目采用不同的解法，打开我们的思路，让我们的大脑变得更加灵活。 

此外，编程对小朋友们的升学也有实实在在的好处。通过学习编程，去参加编程能力等级认证（即 GESP）考试，获得 GESP 证书，就可以轻松进入你喜欢的重点中学。如果沿着这条路走下去，后续参加全国青少年信息学奥林匹克竞赛（NOI）并获奖，那么像北大、清华这样的高等名校就会向你抛来橄榄枝。 

编程有好几种语言可以选择，到底应该选择哪种语言呢？其实这并没有绝对的答案，GESP 一～四级的认证可以选择 3 种语言：Scratch、Python、C++。Scratch 有点类似搭积木，在游戏中学习编程，适合低年级的小朋友。但是 GESP 五～八级就没有 Scratch 了，只剩Python 和 C++，其中 Python 简单易学，初学者容易上手。但是到了 NOI 竞赛，又只能选择 C++ 了。所以综合考虑下来，笔者觉得不如一开始就学习 C++。 

那么，如何才能学好 C++ 编程呢？一本好的教材是必要的。虽然目前市面上有不少关于少儿编程的书籍，但是完全跟 GESP 考试大纲吻合的还没有。本书是完全按照 GESP考试大纲编排的教程，涵盖了 GESP 一级 C++ 的所有内容。本书在讲解各个概念时，尽量使用小朋友们能够看得懂的语言，并且列举了大量的例子。本书有大量的真题解析，这些真题全部来自 GESP 的试卷。本书也配有很多课后作业，这些作业难度有深有浅，大家可以根据自己的实际情况来选择。如果小朋友们想自学的，本书也附带视频讲解，只需扫描封底的二维码就可以找到视频链接。 

本书还有一个特点，就是大部分章节的最后都会有延伸阅读，这些延伸阅读的内容大多是一些有趣的小故事，可以帮助大家理解本章学习的内容，同时拓宽大家的视野。比如在讲解闰年判断的时候，延伸阅读部分就讲解了闰年的形成原因；在讲解水仙花数判断的时候，延伸阅读部分就介绍了自幂数的知识。 

最后，希望小朋友们喜欢这本书，希望每个小朋友都能成为编程高手！ 

沈根成 

2025 年 4 月 18 日于上海联航路盛格塾