实验1

实验结论

1. 实验任务1

源代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 模板函数声明
template<typename T>
void output(const T &c);

void test1();
void test2();
void test3();

int main() {
    std::cout << "测试1: \n";
    test1();

    std::cout << "\n测试2: \n";
    test2();

    std::cout << "\n测试3: \n";
    test3();
}

// 输出容器对象c中的元素
template <typename T>
void output(const T &c) {
    for(auto &i : c)
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
}

// 测试1：组合使用算法库、迭代器、string反转字符串
void test1() {
    using namespace std;

    string s0{"0123456789"};
    cout << "s0 = " << s0 << endl;

    string s1(s0);
    // 反转s1自身
    reverse(s1.begin(), s1.end());
    cout << "s1 = " << s1 << endl;

    string s2(s0.size(), ' ');
    // 将s0反转后结果拷贝到s2, s0自身不变
    reverse_copy(s0.begin(), s0.end(), s2.begin());
    cout << "s2 = " << s2 << endl;
}

// 测试2：组合使用算法库、迭代器、vector反转动态数组对象vector内数据
void test2() {
    using namespace std;

    vector<int> v0{2, 0, 4, 9};
    cout << "v0: "; output(v0);

    vector<int> v1{v0};
    reverse(v1.begin(), v1.end());
    cout << "v1: "; output(v1);

    vector<int> v2{v0};
    reverse_copy(v0.begin(), v0.end(), v2.begin());
    cout << "v2: "; output(v2);
}

// 测试3：组合使用算法库、迭代器、vector实现元素旋转移位
void test3() {
    using namespace std;

    vector<int> v0{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    cout << "v0: "; output(v0);

    vector<int> v1{v0};
    // 将[v1.begin(), v1.end())区间内元素循环左移1位
    rotate(v1.begin(), v1.begin()+1, v1.end());
    cout << "v1: "; output(v1);

    vector<int> v2{v0};
    // 将[v1.begin(), v1.end())区间内元素循环左移2位
    rotate(v2.begin(), v2.begin()+2, v2.end());
    cout << "v2: "; output(v2);

    vector<int> v3{v0};
    // 将[v1.begin(), v1.end())区间内元素循环右移1位
    rotate(v3.begin(), v3.end()-1, v3.end());
    cout << "v3: "; output(v3);

    vector<int> v4{v0};
    // 将[v1.begin(), v1.end())区间内元素循环右移2位
    rotate(v4.begin(), v4.end()-2, v4.end());
    cout << "v4: "; output(v4);
}

截图

问题回答

问题1：reverse 和 reverse_copy 有什么区别？

reverse直接反转原容器中的元素顺序，会改变原来的数据

reverse_copy把反转后的结果复制到另一个指定位置，原容器的数据不变

问题2：rotate 算法是如何改变元素顺序的？它的三个参数分别代表什么？

rotate用于循环移动指定范围内的元素，将中间位置之后的元素移到前面，同时保持两部分内部的顺序不变

三个参数分别是起始迭代器、分界迭代器和结束迭代器。它会将[first, middle)中的元素移到后面，将 [middle, last)中的元素移到前面，最终完成循环移位

2. 实验任务2

源代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iomanip>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

// 模板函数声明
template<typename T>
void output(const T &c);

int generate_random_number();
void test1();
void test2();

int main() {
    std::srand(std::time(0));   // 添加随机种子
    std::cout << "测试1: \n";
    test1();

    std::cout << "\n测试2: \n";
    test2();
}

// 输出容器对象c中的元素
template <typename T>
void output(const T &c) {
    for(auto &i: c)
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
}

// 返回[0, 100]区间内的一个随机整数
int generate_random_number() {
    return std::rand() % 101;
}

// 测试1：对容器类对象指定迭代器区间赋值、排序
void test1() {
    using namespace std;

    vector<int> v0(10);
    generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
    cout << "v0: "; output(v0);

    vector<int> v1{v0};
    sort(v1.begin(), v1.end());
    cout << "v1: "; output(v1);

    vector<int> v2{v0};
    sort(v2.begin()+1, v2.end()-1);
    cout << "v2: "; output(v2);
}

// 测试2：对容器类对象指定迭代器区间赋值、计算最大值/最小值/均值
void test2() {
    using namespace std;

    vector<int> v0(10);
    generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
    cout << "v0: "; output(v0);

    // 求最大值和最小值
    auto min_iter = min_element(v0.begin(), v0.end());
    auto max_iter = max_element(v0.begin(), v0.end());
    cout << "最小值: " << *min_iter << endl;
    cout << "最大值: " << *max_iter << endl;

    // 同时求最大值和最小值
    auto ans = minmax_element(v0.begin(), v0.end());
    cout << "最小值: " << *(ans.first) << endl;
    cout << "最大值: " << *(ans.second) << endl;

    // 求平均值
    double avg1 = accumulate(v0.begin(), v0.end(), 0.0) / v0.size();
    cout << "均值: " << fixed << setprecision(2) << avg1 << endl;

    sort(v0.begin(), v0.end());
    double avg2 = accumulate(v0.begin()+1, v0.end()-1, 0.0) / (v0.size()-2);
    cout << "去掉最大值、最小值之后，均值: " << avg2 << endl;
}

截图

问题回答

问题1：generate 算法的作用是什么？

generate调用随机数生成函数，为vector中的元素赋值

问题2：minmax_element 和分别调用 min_element、max_element 相比，有什么优势？

minmax_element可以一次调用同时得到最小值和最大值的位置，代码更简洁，减少重复遍历

问题3：：查询 generate 第3个参数 用法，与使用自定义函数 generate_random_number 相比，lambda表达式适用场景是什么？

中[]表示不捕获外部变量，()表示没有参数，直接返回一个随机整数。
lambda 表达式可以直接写在调用位置，不需要单独声明和定义函数。适合需要多次调用、比较复杂的功能

3. 实验任务3

源代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cctype>

unsigned char func(unsigned char c);
void test1();
void test2();

int main() {
    std::cout << "测试1: 字符串大小写转换\n";
    test1();

    std::cout << "\n测试2: 字符变换\n";
    test2();
}

unsigned char func(unsigned char c) {
    if(c == 'z')
        return 'a';

    if(c == 'Z')
        return 'A';

    if(std::isalpha(c))
        return static_cast<unsigned char>(c+1);

    return c;
}

void test1() {
    std::string s1{"Hello World 2049!"};
    std::cout << "s1 = " << s1 << '\n';

    std::string s2;
    for(auto c: s1)
        s2 += std::tolower(c);
    std::cout << "s2 = " << s2 << '\n';

    std::string s3;
    for(auto c: s1)
        s3 += std::toupper(c);
    std::cout << "s3 = " << s3 << '\n';
}

void test2() {
    std::string s1{"I love cosmos!"};
    std::cout << "s1 = " << s1 << '\n';

    std::string s2(s1.size(), ' ');
    std::transform(s1.begin(), s1.end(),
                   s2.begin(),
                   func);
    std::cout << "s2 = " << s2 << '\n';
}

截图

问题回答

问题1：自定义函数 func 功能是什么？

func用于将英文字母转换为字母表中的下一个字母

问题2：tolower 和 toupper 功能分别是什么？

tolower把英文字母转换为小写，toupper把英文字母转换为大写

问题3：transform 的4个参数意义分别是什么？如果把第3个参数 s2.begin() 改成 s1.begin()，有何区别？
分别表示源数据的起始位置、源数据的结束位置、目标数据的起始位置和要执行的变换操作
改成s1.begin()，变换后的结果就会直接覆盖s1中对应位置的字符，相当于直接修改原字符串，不再另外保存结果到s2

4. 实验任务4

源代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cctype>

bool is_palindrome(const std::string &s);
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s);

int main() {
    using namespace std;
    string s;

    // 多组输入，直到按下Ctrl+Z结束测试
    while(cin >> s) {
        cout << boolalpha
             << "区分大小写: " << is_palindrome(s) << "\n"
             << "不区分大小写: " << is_palindrome_ignore_case(s) << "\n\n";
    }
}

bool is_palindrome(const std::string &s) {
    std::string reversed = s;
    std::reverse(reversed.begin(), reversed.end());
    return s == reversed;
}

bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::string lowered = s;
    std::transform(lowered.begin(), lowered.end(), lowered.begin(),
                   [](unsigned char c) {
                       return static_cast<char>(std::tolower(c));
                   });
    std::string reversed = lowered;
    std::reverse(reversed.begin(), reversed.end());
    return lowered == reversed;
}

截图

问题回答

问题：使用 cin >> s 输入时，输入的字符串中不能包含空格。如果希望测试字符串包含空格（如 hello oop），代码应如何调整？

可以使用getline读取整行字符串，将原来的while(cin >> s)改成：

while(getline(cin, s)) {
    cout << boolalpha
         << "区分大小写: " << is_palindrome(s) << "\n"
         << "不区分大小写: " << is_palindrome_ignore_case(s) << "\n\n";
}

5. 实验任务5

源代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>

std::string dec2n(int x, int n = 2);

int main() {
    int x;
    while(std::cin >> x) {
        std::cout << "十进制: " << x << '\n'
                  << "二进制: " << dec2n(x) << '\n'
                  << "八进制: " << dec2n(x, 8) << '\n'
                  << "十二进制: " << dec2n(x, 12) << '\n'
                  << "十六进制: " << dec2n(x, 16) << '\n'
                  << "三十二进制: " << dec2n(x, 32) << "\n\n";
    }
}

std::string dec2n(int x, int n) {
    const std::string digits = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    if(x == 0)
        return "0";

    std::string result;
    while(x > 0) {
        result += digits[x % n];
        x /= n;
    }

    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}

截图

6. 实验任务6

源代码

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    std::cout << "   ";
    for(char c = 'a'; c <= 'z'; ++c)
        std::cout << c << ' ';
    std::cout << '\n';

    for(int i = 1; i <= 26; ++i) {
        std::cout << std::setw(2) << i << ' ';
        for(int j = 0; j < 26; ++j)
            std::cout << static_cast<char>('A' + (i + j) % 26) << ' ';
        std::cout << '\n';
    }

    return 0;
}

截图

7. 实验任务7

源代码

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
#include <algorithm>

int main() {
    std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
    int correct = 0;

    for(int i = 1; i <= 10; ++i) {
        int a = std::rand() % 10 + 1;
        int b = std::rand() % 10 + 1;
        int op = std::rand() % 4;
        char symbol;
        int result;

        if(op == 0) {
            symbol = '+';
            result = a + b;
        } else if(op == 1) {
            symbol = '-';
            if(a < b)
                std::swap(a, b);
            result = a - b;
        } else if(op == 2) {
            symbol = '*';
            result = a * b;
        } else {
            symbol = '/';
            while(a % b != 0) {
                a = std::rand() % 10 + 1;
                b = std::rand() % 10 + 1;
            }
            result = a / b;
        }

        int answer;
        std::cout << i << ". " << a << ' ' << symbol << ' ' << b << " = ";
        std::cin >> answer;

        if(answer == result) {
            ++correct;
            std::cout << "回答正确\n";
        } else {
            std::cout << "回答错误，正确答案是 " << result << '\n';
        }
    }

    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2)
              << "正确率: " << correct * 100.0 / 10 << "%\n";

    return 0;
}

截图