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本书是一本零基础学习信息学奥赛知识的指南，涵盖系统的C++基础知识，同时介绍将人工智能（AI）深度融入学习全流程的方法，帮助零基础学习者借助AI工具提高学习效率、提升学习效果，解决传统学习模式中的各类问题，包括概念理解、代码调试、思路训练等。全书分为3篇。认识篇聚焦信息学奥赛核心认知，梳理其起源、CCF NOI赛事体系及科学的学习路径，为入门奠定坚实的认知基础。能力篇是本书的核心，详细讲解与AI工具交互的提示词的设计方法、优质要素、实用模板及常用AI工具的使用技巧，形成完整的学习链路赋能方案。实战篇系统讲解C++的核心知识，涵盖二进制、数据类型、流程控制、函数、数组、指针与结构体等内容，配备了提示词案例和测试题。

认识篇  走进信息学奥赛
第1章  走进信息学奥赛	2
1.1  信息学奥赛的起源与发展	2
1.1.1  国际起源：全球青少年的“编程世界杯”	2
1.1.2  国内发展：从高级赛事到全民普及的过程	3
1.2  信息学奥赛介绍	4
1.2.1  从启蒙到国际巅峰的赛事阶梯	5
1.2.2  核心赛事的关键特征	7
1.2.3  我怎么参加？怎么选择合适的比赛	8
1.3  参加信息学奥赛的意义与价值	9
1.3.1  核心收获：建立底层信息素养	9
1.3.2  附加福利：为升学添助力	10
1.3.3  长期价值：衔接未来学习	11
第2章  参加信息学奥赛的学习规划	13
2.1  学习路径通览	13
2.1.1  启蒙期——培养兴趣	14
2.1.2  基础期——学C++编程，打好编程基础	14
2.1.3  进阶期——冲击CSP-J/S省奖，为升高中助力	15
2.1.4  优胜期——冲击顶尖赛事，增加升学优势	15
2.2  学习经验与避坑指南	16
2.2.1  打字能力是隐性的编程基础	16
2.2.2  数学基础是核心支撑	17
2.2.3  建议从一开始就学C++	17
2.2.4  常见误区与避坑指南	19
2.3  学习方式和途径	21
2.3.1  自学	21
2.3.2  传统培训	22
2.3.3  线上课程	23
2.4  新理念：开始利用AI能力	24
能力篇  用AI工具准备信息学奥赛
第3章  以AI工具为支点，重构学习范式	27
3.1  AI技术对我们的影响	27
3.1.1  迅猛发展的AI技术	27
3.1.2  AI技术对教育和学习的重塑	27
3.2  为什么学习编程那么难呢	29
3.2.1  优质编程教育资源稀缺	29
3.2.2  标准化教学模式与学习者个性化需求的矛盾	30
3.2.3  知识和能力之间的矛盾	30
3.3  AI技术为准备信息学奥赛赋能	31
3.3.1  海量信息整合与逻辑推理能力	31
3.3.2  优秀的代码理解和生成能力	32
3.3.3  强大的角色适应能力	33
3.3.4  即时反馈的答疑能力	34
3.4  独立思考，避免陷入依赖AI工具的误区	35
3.4.1  利用AI工具辅助学习，避免过度依赖是首要原则	35
3.4.2  以独立思考为主，以AI工具为辅	36
3.4.3  学习AI工具的思考过程	36
第4章  提示词（Prompt）：与AI工具交互的金钥匙	37
4.1  认识Prompt	37
4.1.1  重新认识Prompt	37
4.1.2  编写Prompt是AI时代的核心能力	38
4.2  构建优质Prompt	41
4.2.1  指令清晰、明确	44
4.2.2  设定角色身份	44
4.2.3  提供背景信息	45
4.2.4  细节充分、具体	46
4.2.5  规定输出格式	47
4.2.6  使用示例引导	48
4.3  学会结构化Prompt	50
4.3.1  What：什么是结构化Prompt	51
4.3.2  Why：为什么要编写结构化Prompt	52
4.3.3  How：如何编写结构化Prompt	54
第5章  实用的Prompt	59
5.1  通用Prompt模板	59
5.1.1  角色设定	59
5.1.2  任务目标	61
5.1.3  背景信息	62
5.1.4  输出要求	63
5.1.5  约束条件	64
5.1.6  创建自己的模板	65
5.2  各学习阶段的Prompt示例	65
5.2.1  Prompt示例：C++基础知识学习阶段	65
5.2.2  Prompt示例：数据结构学习阶段	71
5.2.3　Prompt示例：算法学习阶段	76
5.2.4　Prompt示例：刷题备赛阶段	83
5.3  获取电子版	88
5.3.1  从电脑端获取	88
5.3.2  从移动端获取	90
第6章  常用的AI编程工具	92
6.1  AI编程工具的发展	93
6.1.1  规则驱动阶段（2010年以前）	93
6.1.2  浅层学习阶段（2010—2017年）	93
6.1.3  Transformer阶段（2018—2022年）	94
6.1.4  全流程赋能阶段（2023年至今）	94
6.2  国内常用的AI编程工具	94
6.2.1  TRAE	94
6.2.2  CodeBuddy	96
6.2.3  文心快码（Baidu Comate）	97
6.3  国外常用的AI编程工具	98
6.3.1  Cursor	98
6.3.2  GitHub Copilot	99
6.4  用AI编程工具学习信息学奥赛知识的实践	100
6.4.1  准备工作	100
6.4.2  AI编程工具的Chat模式和Builder模式	106
6.4.3  AI学习实战：基础学习	108
6.4.4  AI学习实战：代码改错	111
6.4.5  AI学习实战：解题辅导	115
6.4.6  AI学习实战：强化复习	118
6.4.7  AI学习实战：算法演示	121
6.4.8  AI学习实战：思路引导	125
第7章  构建用AI工个学习信息学奥赛知识的新模式	128
7.1  如何把AI工具用得更好	128
7.2  以学习信息学奥赛知识为核心的新模式	130
7.2.1  以信息学奥赛知识为本——专用定制	130
7.2.2  以学生为本——个性化、简单化	131
7.2.3  以能力培养为本——防止AI工具依赖	132
7.3  以学习信息学奥赛知识为核心的新模式实战	132
7.3.1  示例：课程学习场景	133
7.3.2  示例：解题思路场景	135
7.3.3  示例：代码分析场景	137
7.3.4  示例：代码报错调试	138
7.3.5  示例：在线答疑场景	139
7.4  几种利用AI工具学习信息学奥赛知识方案的对比及选择建议	140
7.4.1  通用AI应用方案：豆包/DeepSeek + Dev-C++	140
7.4.2  AI编程工具方案：TRAE、GitHub Copilot	141
7.4.3  AI学习平台方案：lelecode	141
7.4.4  综合选择建议	142
实战篇  C++编程基础
第8章  认识C++和二进制	145
8.1  C++介绍	146
8.1.1  小故事	146
8.1.2  了解C++	146
8.1.3  AI学习实战	148
8.1.4  AI模拟练习	149
8.2  C++编程环境	149
8.2.1  小故事	149
8.2.2  安装C++编程环境	150
8.2.3  AI学习实战	154
8.2.4  AI模拟练习	155
8.3  实现第一个C++程序“Hello,World!”	155
8.3.1  小故事	155
8.3.2  动手试一试	156
8.3.3  AI学习实战	160
8.3.4  AI模拟练习	161
8.4  二进制	162
8.4.1  初识进制世界	162
8.4.2  bit和Byte	164
8.4.3  二进制基础	164
8.4.4  进制转换技巧	166
8.4.5  C++常用进制表示法	171
8.4.6  AI学习实战	172
8.4.7  AI模拟练习	173
第9章  基础数据与运算操作	174
9.1  数据类型与变量	175
9.1.1  小故事	175
9.1.2  知识精讲	175
9.1.3  AI学习实战	186
9.1.4  AI模拟练习	187
9.2  运算符与表达式	188
9.2.1  小故事	188
9.2.2  知识精讲	188
9.2.3  AI学习实战	201
9.2.4  AI模拟练习	203
9.3  输入与输出	203
9.3.1  小故事	203
9.3.2  知识精讲	203
9.3.3  AI学习实战	207
9.3.4  AI模拟练习	208
第10章  分支和循环	209
10.1  分支结构：if - else语句	210
10.1.1  小故事	210
10.1.2  知识精讲	210
10.1.3  AI学习实战	213
10.1.4  AI模拟练习	214
10.2  分支结构：else if语句	215
10.2.1  小故事	215
10.2.2  知识精讲	215
10.2.3  AI学习实战	221
10.2.4  AI模拟练习	222
10.3  分支结构：switch语句	222
10.3.1  小故事	222
10.3.2  知识精讲	222
10.3.3  AI学习实战	228
10.3.4  AI模拟练习	229
10.4  循环结构：while循环	229
10.4.1  小故事	229
10.4.2  知识精讲	230
10.4.3  AI学习实战	235
10.4.4  AI模拟练习	236
10.5  循环结构：do – while循环和for循环	236
10.5.1  小故事	236
10.5.2  知识精讲	237
10.5.3  AI学习实战	245
10.5.4  AI模拟练习	246
10.6  循环结构：循环的嵌套和跳出	246
10.6.1  小故事	246
10.6.2  知识精讲	247
10.6.3  AI学习实战	251
10.6.4  AI模拟练习	252
第11章  函数	253
11.1  函数基础：定义、调用过程和返回值	254
11.1.1  小故事	254
11.1.2  知识精讲	254
11.1.3  AI学习实战	260
11.1.4  AI模拟练习	261
11.2  函数基础：参数与局部变量	261
11.2.1  小故事	261
11.2.2  知识精讲	262
11.2.3  AI学习实战	268
11.2.4  AI模拟练习	269
11.3  常用的库函数应用	269
11.3.1  小故事	269
11.3.2  知识精讲	269
11.3.3  AI学习实战	274
11.3.4  AI模拟练习	275
11.4  函数进阶：递归函数	275
11.4.1  小故事	275
11.4.2  知识精讲	276
11.4.3  AI学习实战	278
11.4.4  AI模拟练习	279
11.5  函数进阶：默认参数、函数重载和内联函数	279
11.5.1  小故事	279
11.5.2  知识精讲	280
11.5.3  AI学习实战	285
11.5.4  AI模拟练习	286
第12章  数组与字符串	287
12.1  数组定义和基本操作	288
12.1.1  小故事	288
12.1.2  知识精讲	288
12.1.3  AI学习实战	298
12.1.4  AI模拟练习	299
12.2  二维数组	300
12.2.1  小故事	300
12.2.2  知识精讲	300
12.2.3  AI学习实战	304
12.2.4  AI模拟练习	305
12.3  数组的函数操作	305
12.3.1  小故事	305
12.3.2  知识精讲	306
12.3.3  AI学习实战	310
12.3.4  AI模拟练习	312
12.4  多维数组的理解和应用	312
12.4.1  小故事	312
12.4.2  知识精讲	312
12.4.3  AI学习实战	316
12.4.4  AI模拟练习	317
12.5  字符串：C风格字符串	317
12.5.1  小故事	317
12.5.2  知识精讲	318
12.5.3  AI学习实战	323
12.5.4  AI模拟练习	324
12.6  字符串：string的使用	324
12.6.1  小故事	324
12.6.2  知识精讲	325
12.6.3  AI学习实战	329
12.6.4  AI模拟练习	330
第13章  指针、结构体与文件操作	331
13.1  指针定义与基本操作	332
13.1.1  小故事	332
13.1.2  知识精讲	333
13.1.3  AI学习实战	338
13.1.4  AI模拟练习	339
13.2  指针算数与操作数组	339
13.2.1  小故事	339
13.2.2  知识精讲	340
13.2.3  AI学习实战	344
13.2.4  AI模拟练习	346
13.3  指针与函数	346
13.3.1  小故事	346
13.3.2  知识精讲	346
13.3.3  AI学习实战	350
13.3.4  AI模拟练习	351
13.4  内存管理和复杂指针	351
13.4.1  小故事	351
13.4.2  知识精讲	351
13.4.3  AI学习实战	355
13.4.4  AI模拟练习	356
13.5  结构体定义和基本操作	356
13.5.1  小故事	356
13.5.2  知识精讲	357
13.5.3  AI学习实战	361
13.5.4  AI模拟练习	362
13.6  结构体数组和结构体指针	363
13.6.1  小故事	363
13.6.2  知识精讲	363
13.6.3  AI学习实战	371
13.6.4  AI模拟练习	372
13.7  操作文件流	372
13.7.1  小故事	372
13.7.2  知识精讲	373
13.7.3  AI学习实战	376
13.7.4  AI模拟练习	377
13.8  操作二进制文件	378
13.8.1  小故事	378
13.8.2  知识精讲	378
13.8.3  AI学习实战	383
13.8.4  AI模拟练习	384
第14章  初探数据结构和算法	385
14.1  认识数据结构	386
14.1.1  数据结构的定义	386
14.1.2  数据结构的分类	386
14.1.3  AI学习实战	388
14.2  链表、栈、队列初探	389
14.2.1  链表	389
14.2.2  栈	391
14.2.3  队列	392
14.2.4  AI学习实战	393
14.3  树与图初探	394
14.3.1  树	394
14.3.2  图	396
14.3.3  树和图的应用场景	397
14.3.4  AI学习实战	398
14.4  哈希表与集合初探	399
14.4.1  哈希表	399
14.4.2  集和	399
14.4.3  AI学习实战	400
14.5  算法初探	400
14.5.1  枚举和递推	400
14.5.2  排序算法	401
14.5.3  查找算法	403
14.5.4  AI学习实战	404

在信息学奥赛成为培养青少年信息素养核心载体的时代背景下，越来越多的中小学生将目光投向这一兼具挑战性与成长性的领域。然而，信息学奥赛知识的学习之路往往存在着认知模糊、工具缺乏、起步门槛高等多重阻碍，许多学习者在入门阶段便陷入迷茫——我自己的孩子也不例外。
在工作中，我曾是高中计算机老师，也曾是专业的互联网开发工程师，而在家中我是两个小学生的爸爸。和千万个家长一样，我也希望孩子能在人工智能（AI）飞速发展的当下，具备良好的信息意识与数字能力，从容应对未来的时代挑战。我具有“家长”、“教师”与“专业程序员”的多重身份，自然而然地承担起辅导孩子学习编程的任务。在实践中，我发现，当下青少年学习编程的模式几乎多年未更新，时间花得多，学习进度慢，效率低且难以满足AI时代对能力的需求。
能否将主流的AI工具与编程学习融合，打造一套高效、贴合时代趋势的学习方案？带着这个念头，我开始将AI工具融入孩子学习信息学奥赛知识的场景中，反复实践、打磨，最终探索出一套可落地、高效率的用AI工具辅助学习信息学奥赛知识的方法，并将其编写成书，旨在为零基础及入门阶段的学习者提供一套系统的、高效的且贴合时代发展趋势的学习指南。
本书按照“认知-能力-实践”的递进逻辑，分为3篇，既确保知识传递的系统性，也强调学习方法的科学性。
认知篇聚焦认知启蒙与路径规划，为学习者奠定认知基础。第1章从信息学奥赛的起源发展切入，介绍CCF NOI赛事体系，帮助读者建立清晰的赛事认知。第 2 章聚焦规划指引，适配学习路径，同时融入实战经验与避坑指南，旨在消除信息差，让学习者从起步阶段就建立科学认知，避免走弯路。
能力篇是本书的核心内容，为读者提供AI工具的赋能。第3章介绍AI 工具给学习信息学奥赛知识带来了什么变化。第4章聚焦与AI工具交互的提示词（Prompt），讲解优质提示词要素及结构化提示词。第5章提供了实用的提示词模板，覆盖了各学习阶段所需的模板。第6章介绍常用的AI 编程工具在学习信息学奥赛知识中的使用。第7章介绍以学习信息学奥赛知识为核心的新模式，形成了完整的信息学奥赛链路指南。
实战篇系统讲解C++知识。第8章到第13章介绍二进制、数据类型、流程控制、函数、数组、指针与结构体等核心知识，第14章介绍数据结构与基础算法。此篇的每章均附有提示词模板和案例，便于读者利用AI工具进行学习和探索。
本书中包含大量提示词模板和示例。为了方便使用，我们专门搭建了本书的配套网站支持读者在线复制或下载。
本书的撰写与审核凝聚了多方力量，我曾是北京市海淀区某高中的计算机教师，拥有扎实的教育理论和教学功底，还曾在字节跳动、腾讯、百度公司担任技术工程师，并多次担任互联网行业技术大会专题出品人和讲师，拥有较强的综合技术实力。本书的主审人汪知是海淀区高中信息技术学科带头人、教研组长、高级教师，曾参与编写多本学科教材，多次指导学生比赛并获奖。她结合多年的教育教学实践，对全书内容进行了严格把关，确保知识体系的合理性与教学适用性。
AI 技术与教学方法在持续迭代更新，加之编者能力有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者、教育同仁及行业专家不吝赐教，提出宝贵的意见与建议。
我们衷心希望，本书能够成为读者在信息学奥赛之路上的良师益友——帮助读者夯实C++基础知识，学会运用AI工具赋能自主学习，培养信息素养与计算思维。愿每一位心怀热爱的学习者，都能在本书的陪伴下，在信息学的世界里坚定前行，在挑战中收获成长，最终实现自己的目标与梦想。

王俊杰AI教育创业者，北京大学硕士、北京理工大学硕士，CCF教育专业委员会委员，曾任海淀区高中计算机教师，字节跳动、腾讯、百度技术研发工程师，GMTC大会专题出品人，全球架构师峰会演讲嘉宾。

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用AI决胜信息学奥赛（C++编程基础）