实验四
实验任务1：
源代码：
1 #pragma once 2 3 #include <vector> 4 #include <array> 5 #include <string> 6 7 class GradeCalc { 8 public: 9 GradeCalc(const std::string &cname); 10 void input(int n); // 录入n个成绩 11 void output() const; // 输出成绩 12 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) 13 int min() const; // 返回最低分（如成绩未录入，返回-1) 14 int max() const; // 返回最高分 （如成绩未录入，返回-1) 15 double average() const; // 返回平均分 （如成绩未录入，返回0.0) 16 void info(); // 输出课程成绩信息 17 18 private: 19 void compute(); // 成绩统计 20 21 private: 22 std::string course_name; // 课程名 23 std::vector<int> grades; // 课程成绩 24 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] 25 std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段人数占比 26 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 27 };
1 #include <algorithm> 2 #include <array> 3 #include <cstdlib> 4 #include <iomanip> 5 #include <iostream> 6 #include <numeric> 7 #include <string> 8 #include <vector> 9 10 #include "GradeCalc.hpp" 11 12 GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname):course_name{cname},is_dirty{true} { 13 counts.fill(0); 14 rates.fill(0); 15 } 16 17 void GradeCalc::input(int n) { 18 if(n < 0) { 19 std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; 20 std::exit(1); 21 } 22 23 grades.reserve(n); 24 25 int grade; 26 27 for(int i = 0; i < n;) { 28 std::cin >> grade; 29 30 if(grade < 0 || grade > 100) { 31 std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; 32 continue; 33 } 34 35 grades.push_back(grade); 36 ++i; 37 } 38 39 is_dirty = true; // 设置脏标记：成绩信息有变更 40 } 41 42 void GradeCalc::output() const { 43 for(auto grade: grades) 44 std::cout << grade << ' '; 45 std::cout << std::endl; 46 } 47 48 void GradeCalc::sort(bool ascending) { 49 if(ascending) 50 std::sort(grades.begin(), grades.end()); 51 else 52 std::sort(grades.begin(), grades.end(), std::greater<int>()); 53 } 54 55 int GradeCalc::min() const { 56 if(grades.empty()) 57 return -1; 58 59 auto it = std::min_element(grades.begin(), grades.end()); 60 return *it; 61 } 62 63 int GradeCalc::max() const { 64 if(grades.empty()) 65 return -1; 66 67 auto it = std::max_element(grades.begin(), grades.end()); 68 return *it; 69 } 70 71 double GradeCalc::average() const { 72 if(grades.empty()) 73 return 0.0; 74 75 double avg = std::accumulate(grades.begin(), grades.end(), 0.0)/grades.size(); 76 return avg; 77 } 78 79 void GradeCalc::info() { 80 if(is_dirty) 81 compute(); 82 83 std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; 84 std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; 85 std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; 86 std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; 87 88 const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", 89 "[60, 70)", 90 "[70, 80)", 91 "[80, 90)", 92 "[90, 100]"}; 93 94 for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) 95 std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 96 << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; 97 } 98 99 void GradeCalc::compute() { 100 if(grades.empty()) 101 return; 102 103 counts.fill(0); 104 rates.fill(0.0); 105 106 // 统计各分数段人数 107 for(auto grade:grades) { 108 if(grade < 60) 109 ++counts[0]; // [0, 60) 110 else if (grade < 70) 111 ++counts[1]; // [60, 70) 112 else if (grade < 80) 113 ++counts[2]; // [70, 80) 114 else if (grade < 90) 115 ++counts[3]; // [80, 90) 116 else 117 ++counts[4]; // [90, 100] 118 } 119 120 // 统计各分数段比例 121 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) 122 rates[i] = counts[i] * 1.0 / grades.size(); 123 124 is_dirty = false; // 更新脏标记 125 }
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include "GradeCalc.hpp" 4 5 void test() { 6 GradeCalc c1("OOP"); 7 8 std::cout << "录入成绩:\n"; 9 c1.input(5); 10 11 std::cout << "输出成绩:\n"; 12 c1.output(); 13 14 std::cout << "排序后成绩:\n"; 15 c1.sort(); c1.output(); 16 17 std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; 18 c1.info(); 19 20 } 21 22 int main() { 23 test(); 24 }
运行截图：
问题1： std::vector<int> grades;功能：储存学生的课程成绩
std::array<int, 5> counts;功能：保存各个分数段的学生人数
std::array<double, 5> rates;功能：保存各分数段人数占比
问题2：不合法，push_back()是vector的成员函数，不是GradeCalc类的成员函数，而vector类型的grades在GradeCalc类中为私有成员，不能在外部被访问
问题3：调用一次，is_dirty起标记作用，标记成绩是否有改变，决定是否调用compute；
需要，新增update_grade会修改数据，要调用compute更新数据确保，后续信息为最新信息
问题4：在compute函数中加，int medin=0;size_t n=grades.size();if(n%2==1)median=n/2+1;else median=n/1;
问题5：不能如去掉在修改成绩后仍保留之前结果，导致新旧数据叠加，统计会出错
问题6：对功能无影响，对性能有影响，reserve(n)一次性分配n个元素的储存空间，避免了每次push_back时扩容，如果去掉每次频繁扩容影响性能
实验任务2：
源代码：
1 #pragma once 2 3 #include <array> 4 #include <string> 5 #include <vector> 6 7 class GradeCalc: private std::vector<int> { 8 public: 9 GradeCalc(const std::string &cname); 10 void input(int n); // 录入n个成绩 11 void output() const; // 输出成绩 12 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) 13 int min() const; // 返回最低分 14 int max() const; // 返回最高分 15 double average() const; // 返回平均分 16 void info(); // 输出成绩统计信息 17 18 private: 19 void compute(); // 计算成绩统计信息 20 21 private: 22 std::string course_name; // 课程名 23 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] 24 std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段占比 25 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 26 };
1 #include <algorithm> 2 #include <array> 3 #include <cstdlib> 4 #include <iomanip> 5 #include <iostream> 6 #include <numeric> 7 #include <string> 8 #include <vector> 9 #include "GradeCalc.hpp" 10 11 12 GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname): course_name{cname}, is_dirty{true}{ 13 counts.fill(0); 14 rates.fill(0); 15 } 16 17 void GradeCalc::input(int n) { 18 if(n < 0) { 19 std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; 20 return; 21 } 22 23 this->reserve(n); 24 25 int grade; 26 27 for(int i = 0; i < n;) { 28 std::cin >> grade; 29 if(grade < 0 || grade > 100) { 30 std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; 31 continue; 32 } 33 34 this->push_back(grade); 35 ++i; 36 } 37 38 is_dirty = true; 39 } 40 41 void GradeCalc::output() const { 42 for(auto grade: *this) 43 std::cout << grade << ' '; 44 std::cout << std::endl; 45 } 46 47 void GradeCalc::sort(bool ascending) { 48 if(ascending) 49 std::sort(this->begin(), this->end()); 50 else 51 std::sort(this->begin(), this->end(), std::greater<int>()); 52 } 53 54 int GradeCalc::min() const { 55 if(this->empty()) 56 return -1; 57 58 return *std::min_element(this->begin(), this->end()); 59 } 60 61 int GradeCalc::max() const { 62 if(this->empty()) 63 return -1; 64 65 return *std::max_element(this->begin(), this->end()); 66 } 67 68 double GradeCalc::average() const { 69 if(this->empty()) 70 return 0.0; 71 72 double avg = std::accumulate(this->begin(), this->end(), 0.0) / this->size(); 73 return avg; 74 } 75 76 void GradeCalc::info() { 77 if(is_dirty) 78 compute(); 79 80 std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; 81 std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; 82 std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; 83 std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; 84 85 const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", 86 "[60, 70)", 87 "[70, 80)", 88 "[80, 90)", 89 "[90, 100]"}; 90 91 for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) 92 std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 93 << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; 94 } 95 96 void GradeCalc::compute() { 97 if(this->empty()) 98 return; 99 100 counts.fill(0); 101 rates.fill(0); 102 103 // 统计各分数段人数 104 for(int grade: *this) { 105 if(grade < 60) 106 ++counts[0]; // [0, 60) 107 else if (grade < 70) 108 ++counts[1]; // [60, 70) 109 else if (grade < 80) 110 ++counts[2]; // [70, 80) 111 else if (grade < 90) 112 ++counts[3]; // [80, 90) 113 else 114 ++counts[4]; // [90, 100] 115 } 116 117 // 统计各分数段比例 118 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) 119 rates[i] = counts[i] * 1.0 / this->size(); 120 121 is_dirty = false; 122 }
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include "GradeCalc.hpp" 4 5 void test() { 6 GradeCalc c1("OOP"); 7 8 std::cout << "录入成绩:\n"; 9 c1.input(5); 10 11 std::cout << "输出成绩:\n"; 12 c1.output(); 13 14 std::cout << "排序后成绩:\n"; 15 c1.sort(); c1.output(); 16 17 std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; 18 c1.info(); 19 20 } 21 22 int main() { 23 test(); 24 }
运行截图：
问题1：class GradeCalc: private std::vector<int> {
问题2：不会，无法通过，对基类是private继承，基类的成员函数仅能在GradeCalc内部访问，外部无法直接用
问题3：组合方式通过调用成员变量的接口实现访问，继承方式通过this访问基类接口
问题4：更适合用组合方案，成绩类作为成绩统计类的一部分更符合逻辑结构
实验任务3：
源代码：
1 #pragma once 2 3 #include <string> 4 #include <vector> 5 6 enum class GraphType {circle, triangle, rectangle}; 7 8 // Graph类定义 9 class Graph { 10 public: 11 virtual void draw() {} 12 virtual ~Graph() = default; 13 }; 14 15 // Circle类声明 16 class Circle : public Graph { 17 public: 18 void draw(); 19 }; 20 21 // Triangle类声明 22 class Triangle : public Graph { 23 public: 24 void draw(); 25 }; 26 27 // Rectangle类声明 28 class Rectangle : public Graph { 29 public: 30 void draw(); 31 }; 32 33 // Canvas类声明 34 class Canvas { 35 public: 36 void add(const std::string& type); // 根据字符串添加图形 37 void paint() const; // 使用统一接口绘制所有图形 38 ~Canvas(); // 手动释放资源 39 40 private: 41 std::vector<Graph*> graphs; 42 }; 43 44 // 4. 工具函数 45 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s); // 字符串转枚举类型 46 Graph* make_graph(const std::string& type); // 创建图形，返回堆对象指针
1 #include <algorithm> 2 #include <cctype> 3 #include <iostream> 4 #include <string> 5 6 #include "Graph.hpp" 7 8 // Circle类实现 9 void Circle::draw() { std::cout << "draw a circle...\n"; } 10 11 // Triangle类实现 12 void Triangle::draw() { std::cout << "draw a triangle...\n"; } 13 14 // Rectangle类实现 15 void Rectangle::draw() { std::cout << "draw a rectangle...\n"; } 16 17 // Canvas类实现 18 void Canvas::add(const std::string& type) { 19 Graph* g = make_graph(type); 20 if (g) 21 graphs.push_back(g); 22 } 23 24 void Canvas::paint() const { 25 for (Graph* g : graphs) 26 g->draw(); 27 } 28 29 Canvas::~Canvas() { 30 for (Graph* g : graphs) 31 delete g; 32 } 33 34 // 工具函数实现 35 // 字符串 → 枚举转换 36 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s) { 37 std::string t = s; 38 std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), 39 [](unsigned char c) { return std::tolower(c);}); 40 41 if (t == "circle") 42 return GraphType::circle; 43 44 if (t == "triangle") 45 return GraphType::triangle; 46 47 if (t == "rectangle") 48 return GraphType::rectangle; 49 50 return GraphType::circle; // 缺省返回 51 } 52 53 // 创建图形，返回堆对象指针 54 Graph* make_graph(const std::string& type) { 55 switch (str_to_GraphType(type)) { 56 case GraphType::circle: return new Circle; 57 case GraphType::triangle: return new Triangle; 58 case GraphType::rectangle: return new Rectangle; 59 default: return nullptr; 60 } 61 }
1 #include <string> 2 #include "Graph.hpp" 3 4 void test() { 5 Canvas canvas; 6 7 canvas.add("circle"); 8 canvas.add("triangle"); 9 canvas.add("rectangle"); 10 canvas.paint(); 11 } 12 13 int main() { 14 test(); 15 }
运行截图：
问题1：std::vector<Graph*> graphs;存储多个图形对象的指针，方便实现 Canvas 对多个 Graph 对象的处理
class Circle : public Graph {
class Triangle : public Graph {
class Rectangle : public Graph {
问题2：若未声明为虚函数，g->draw会调用基类中的draw成员；
由储存对象的指针变为直接储存对象，由于Graph类固定，存储派生对象时会导致派生部分无法存入；
若未声明为虚函数，会导致调用基类的析构函数而非派生类析构函数，导致内存泄漏
问题3：
在enum class GraphType中添加star
新增class Star : public Graph，声明void draw();
实现Star::draw()
在str_to_GraphType中添加if (t == "star") return GraphType::star;
在make_graph的switch中添加case GraphType::star: return new Star;
问题4：make_graph返回值在canvas析构函数中被释放
无需额外封装，开销小，但容易出现悬空指针和忘记释放指针内存
实验任务4：
源代码：
1 #pragma once 2 #include<iostream> 3 #include<string> 4 #include<vector> 5 class Toy{ 6 public: 7 Toy(std::string n,std::string t,std::string c); 8 virtual ~Toy()=default; 9 virtual void specialFunc()const=0; 10 void showInfo()const; 11 protected: 12 std::string name; 13 std::string type; 14 std::string color; 15 16 }; 17 class ToyFactory{ 18 public: 19 ToyFactory(); 20 ~ToyFactory(); 21 void add(Toy* toy); 22 void showtoysInfo()const; 23 private: 24 std::vector<Toy*>toys; 25 }; 26 class Dog:public Toy{ 27 public: 28 Dog(std::string n,std::string c); 29 ~Dog()=default; 30 void specialFunc()const; 31 }; 32 class Rubbit:public Toy{ 33 public: 34 Rubbit(std::string n,std::string c); 35 ~Rubbit()=default; 36 void specialFunc()const; 37 };
1 #include"x.hpp" 2 //玩具类 3 Toy::Toy(std::string n,std::string t,std::string c): 4 name(n),type(t),color(c){}; 5 //展示信息 6 void Toy::showInfo()const{ 7 std::cout<<"名称："<<name<<"\n" <<"类型："<<type<<"\n"<<"颜色：" <<color<<"\n" ; 8 } 9 //构造函数和特异功能 10 Dog::Dog(std::string n,std::string c):Toy(n,"玩具狗",c){ 11 } 12 13 void Dog::specialFunc()const{ 14 std::cout<<"特异功能："<<"汪汪叫，跑步\n"; 15 } 16 17 Rubbit::Rubbit(std::string n,std::string c):Toy(n,"玩具兔子",c){ 18 } 19 20 void Rubbit::specialFunc()const{ 21 std::cout<<"特异功能："<<"讲故事，蹦蹦跳跳\n"; 22 } 23 //玩具工厂 24 ToyFactory::ToyFactory()=default; 25 ToyFactory::~ToyFactory(){ 26 for(Toy* c:toys) 27 delete c; 28 } 29 //添加玩具 30 void ToyFactory::add(Toy* toy){ 31 toys.push_back(toy); 32 } 33 //展示所有玩具信息 34 void ToyFactory::showtoysInfo()const{ 35 for(Toy* c:toys){ 36 c->showInfo(); 37 c->specialFunc(); 38 std::cout<<"---------"<<"\n"; 39 } 40 }
1 #include"x.hpp" 2 3 int main(){ 4 ToyFactory factory; 5 factory.add(new Dog("小狗","黄色")); 6 factory.add(new Rubbit("兔子","白色")); 7 factory.showtoysInfo(); 8 return 0; 9 }
实现了用一个接口showtoysInfo展示玩具的特异功能；玩具类和玩具工厂类为组合关系，玩具工厂中包含玩具，具体的玩具类与玩具类为继承关系，具体玩具类public继承玩具类，在玩具类的基础属性上扩展特异的功能
浙公网安备 33010602011771号