参加程序设计竞赛需要学习和掌握的内容主要包括以下几个方面：
编程语言
选择并熟练掌握一门主流编程语言，如C++、Java或Python。了解编程语言的语法、标准库和常用函数，能够高效编写和调试代码。
数据结构与算法
熟练掌握各种常见的数据结构，如数组、链表、栈、队列、树、图等，并理解它们的特点和应用场景。
学习并掌握常用的算法，包括排序算法（如冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序等）、查找算法（如线性查找、二分查找等）、图算法（如深度优先搜索、广度优先搜索等）和动态规划等。
算法设计与分析
学习算法设计的方法和技巧，包括分治法、回溯法、贪心法等，并能够分析算法的时间复杂度和空间复杂度。
编程技巧与优化
学习编程技巧和优化方法，如位运算、贪心算法、剪枝等，以提高代码的执行速度和效率。
编程竞赛常见题型
熟悉模拟题、贪心算法题、动态规划题等常见的编程竞赛题型，并掌握它们的解题思路和方法。
数学知识
学习与编程竞赛相关的数学知识，如图论、概率统计等，以解决与数学相关的问题。
数据处理与输入输出
学习如何处理大规模数据、文件读写以及输入输出的优化技巧，以提高代码的执行效率。
实战经验和解题能力
通过刷题、参加竞赛等方式，积累实战经验，培养解决问题的能力和灵活的思维方式。
时间管理和压力控制
学习如何在有限的时间内高效完成任务，并提升在高压环境下的表现。
团队协作
在团队竞赛中，学习与他人合作，共同解决问题，并从中学习他人的知识和技巧。
通过以上内容的学习和实践，可以全面提升在程序设计竞赛中的竞争力，提高解决问题的能力和编程水平。