多态、虚函数与统一接口
理解“同一个接口，不同对象执行不同版本”，为可扩展的程序结构打基础。
- 核心知识
virtual、override、抽象类、纯虚函数、虚析构。 - 课堂案例角色技能调度器：战士、法师和弓箭手执行各自技能。
- 算法训练遍历对象容器，根据运行时类型调用统一接口。
- 课后作业新增治疗者和防御者，并通过父类指针统一管理。
Learning goal
目标不是“见过语法”，而是能独立完成一个程序。
这 15 节课采用“讲一个概念、写一个例子、解决一个问题、完成一份作业”的方式。每一阶段都会产出一个能运行的小程序，学生既要写出正确代码，也要学会拆分任务、验证输入、定位错误和解释算法。
第 6-8 课面向对象进阶与命令行交互
第 9-11 课判断、循环、函数与程序拆分
第 12-14 课字符串、STL 容器、排序与查找
第 15-17 课栈、队列、集合、映射与链表
第 18-20 课递归、文件存储与综合项目
Phase 01 · Object-oriented to CLI
第 6-8 课：从对象模型走向命令行交互。
面向对象 RPG 项目
把封装、继承、多态、组合和智能指针放进一个完整的小型项目。
- 核心知识类图、头文件与源文件拆分、对象所有权、模块协作。
- 课堂案例玩家与怪物回合制战斗，包含生命值、攻击和胜负判断。
- 算法训练回合循环、状态更新、最大最小值与随机选择。
- 课后作业增加道具、暴击、逃跑和两类怪物，完成三组测试。
命令行输入输出与参数检查
学会让程序与用户对话，并正确处理空输入、错误数字和退出命令。
- 核心知识
cin、cout、getline、输入流状态、argc/argv。 - 课堂案例单位换算器：温度、长度和重量三种模式。
- 算法训练读取—验证—计算—输出的标准命令行流程。
- 课后作业制作支持加减乘除和连续计算的安全计算器。
阶段成果学生能够读懂多文件项目，并写出带菜单、输入验证和清晰输出的命令行工具。
Phase 02 · Program logic
第 9-11 课：掌握控制流程与函数化思维。
条件判断、枚举与菜单状态
把复杂规则写成清晰分支，避免多层判断互相打架。
- 核心知识
if/else、switch、逻辑运算、enum class。 - 课堂案例电影票价系统：年龄、会员和场次共同决定价格。
- 算法训练条件表、边界值判断和有限状态转换。
- 课后作业制作学生成绩等级与补考资格判断器。
循环、计数与数据统计
使用循环处理重复任务，学会累计、计数、寻找最大值和提前结束。
- 核心知识
for、while、嵌套循环、break/continue。 - 课堂案例连续录入成绩，输出人数、平均分、最高分和及格率。
- 算法训练累加器、计数器、最大最小值、质数判断。
- 课后作业完成猜数字游戏，并统计次数和最佳纪录。
函数、参数与程序拆分
把长程序拆成可命名、可测试、可复用的小步骤。
- 核心知识声明与定义、返回值、引用、
const引用、函数重载。 - 课堂案例个人消费分析器：录入、统计、评级和输出分别封装。
- 算法训练自顶向下分解、输入输出约定和边界测试。
- 课后作业编写数字工具箱：素数、最大公约数、阶乘和区间求和。
阶段成果学生能够把自然语言规则转换为判断和循环，并将 100 行左右的程序合理拆分成函数。
Phase 03 · STL and algorithms
第 12-14 课：用 STL 处理真实数据。
字符串与文本解析
掌握命令行程序最常见的数据类型：一整行用户文本。
- 核心知识
string、find、substr、字符判断、stringstream。 - 课堂案例句子分析器：统计单词、数字、空格和最长单词。
- 算法训练逐字符扫描、分词、大小写统一和格式验证。
- 课后作业解析“add 数学作业 3”形式的任务命令。
数组、vector 与迭代器
用连续容器保存一组数据，完成增加、删除、修改和遍历。
- 核心知识
array、vector、范围循环、迭代器、二维容器。 - 课堂案例课程成绩管理器：添加学生、修改分数和打印表格。
- 算法训练顺序查找、按条件删除、聚合统计和矩阵遍历。
- 课后作业制作电影院座位表，支持预订、取消和剩余统计。
排序、查找与复杂度入门
理解算法不仅要“得到答案”，还要考虑数据变大后是否仍然高效。
- 核心知识
sort、比较器、线性查找、二分查找、lower_bound。 - 课堂案例游戏排行榜：按分数、姓名和完成时间切换排序。
- 算法训练手写选择排序，对比
O(n)、O(n²)和O(log n)。 - 课后作业生成一组有序数据，比较线性查找与二分查找次数。
阶段成果学生能够选择合适的顺序容器，完成文本解析、排序、查找和基础复杂度分析。
Phase 04 · Data structures
第 15-17 课：理解常用数据结构解决什么问题。
栈、队列与双端队列
通过“后进先出”和“先进先出”理解数据顺序怎样影响程序行为。
- 核心知识
stack、queue、deque及其常用操作。 - 课堂案例打印任务队列和文本编辑器撤销记录。
- 算法训练括号匹配、任务调度和滑动窗口直觉。
- 课后作业模拟服务窗口排队，支持普通用户和优先用户。
集合、映射与词频统计
用键快速查找数据，用集合自动去重，理解有序与哈希容器的区别。
- 核心知识
set、map、unordered_set、unordered_map。 - 课堂案例通讯录：按姓名查询电话，阻止重复联系人。
- 算法训练去重、频率计数、键值查询和按次数排名。
- 课后作业统计文章词频，输出出现最多的十个单词。
链表、节点与指针复习
看懂节点如何连接，比较链表与 vector 在访问和插入方面的差异。
- 核心知识节点、
next指针、list、插入、删除和遍历。 - 课堂案例命令行音乐播放列表：插歌、删歌、下一首。
- 算法训练链表顺序查找、头插尾插和反转思路。
- 课后作业用节点实现简化任务链，并画出每次操作后的连接图。
阶段成果学生不只会背容器名称，还能根据访问顺序、是否重复和查找方式选择合适的数据结构。
Phase 05 · Problem solving and capstone
第 18-20 课：从算法思维走向独立项目。
递归、回溯与问题分解
学习函数怎样调用自己，以及如何在尝试失败后退回上一步。
- 核心知识递归出口、递归步骤、调用栈、深度优先搜索与回溯。
- 课堂案例迷宫寻路：标记走过的位置，找到出口后打印路径。
- 算法训练阶乘、斐波那契、全排列和网格深度优先搜索。
- 课后作业完成四宫格路径题，并解释每一次返回发生的原因。
文件读写、异常与测试
让命令行程序关闭后仍能保留数据，并学会处理文件不存在或格式错误。
- 核心知识
ifstream、ofstream、CSV、异常、错误信息和断言。 - 课堂案例可保存的任务清单：启动加载，退出自动保存。
- 算法训练序列化、逐行解析、错误恢复和测试用例设计。
- 课后作业为损坏文件、空文件、重复记录和正常文件编写测试。
结课项目：命令行信息管理系统
独立完成需求分析、类设计、算法选择、数据保存、测试和演示。
- 核心功能新增、查看、修改、删除、搜索、排序、统计、保存和加载。
- 项目选题图书馆、学生成绩、个人任务或游戏角色管理系统。
- 算法与结构至少使用三种容器，并包含排序、查找和统计算法。
- 结课提交源代码、设计说明、测试记录、示例数据和五分钟演示。
阶段成果学生能够从空文件夹开始，独立完成一个有明确需求、可靠输入、持久化数据和测试记录的 C++ 命令行项目。
Graduation checklist
完成第 20 课后，学生应该具备这些能力。
独立编程
能从需求写出菜单、函数和类，完成一个 300-600 行左右的多文件命令行程序。
算法基础
能实现并解释计数、最大最小值、线性查找、二分查找、排序、递归和简单回溯。
数据结构
理解数组、vector、栈、队列、集合、映射和链表的特点，并能根据问题做出选择。
程序质量
会验证输入、处理文件错误、设计边界测试，并利用编译信息和调试输出定位问题。
项目表达
能画出简单类图，说明使用了哪些算法和容器，并通过示例数据演示程序功能。
继续学习
具备进入竞赛算法、游戏开发、系统编程或更大型 C++ 项目的基础阅读和实践能力。