实验一

任务1

源代码

// 现代C++标准库、算法库体验
// 本例用到以下内容:
// 1. 字符串string, 动态数组容器类vector、迭代器
// 2. 算法库：反转元素次序、旋转元素
// 3. 函数模板、const引用作为形参

#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);
}

运行截图

问题回答：

1，reverse是原地把字符串倒置，reverse_copy则是把字符串倒置再复制到另一个字符串上

2，在rotate算法中，若第二个参数后缀为+n，代表所有数据往右移动n个单位；-n则是往左移n个单位。而第一个参数代表序列中的第一个元素，第二个参数代表移动后的序列的第一个元素，第三个参数则代表序列里的最后一个元素。

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);  // 创建一个动态数组对象v0, 对象大小为10
    generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number); // 生成随机数填充v0
    cout << "v0: "; output(v0);

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

    vector<int> v2{v0};
    sort(v2.begin()+1, v2.end()-1); // 只对中间部分排序，不包含首尾元素
    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;
}

运行截图

问题回答

1，生成随机数

2，调用次数更少，效率更高

3，效果一样

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';
}

运行截图

问题回答

1，fun 函数的功能是将目标字符串内的所有英文字母，统一替换为其在字母表中顺延一位的后继字母。

2，实现字母大小写的相互转换。

3，该函数接收四个参数：前两者分别指定待处理字符串的首元素与尾元素的边界；第三个参数用于指示处理后所得字符串的起始存储位置；第四个参数则传入具体的处理逻辑（函数）。完成传参后，处理结果将直接在原字符串的内存空间中进行更新替换。

任务4

源代码

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

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";
    }     
}


// 函数is_palindrome定义
bool is_palindrome(const std::string &s) {
    return std::equal(s.begin(), s.begin() + s.size() / 2, s.rbegin());
}
// ×××


// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::string lower(s);
    std::transform(lower.begin(), lower.end(), lower.begin(),
                   [](unsigned char c) { return static_cast<char>(std::tolower(c)); });
    return is_palindrome(lower);
}
// ×××

运行截图

问题回答

改用 getline(cin, s)

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"; 
    }
}

// 函数dec2n定义
std::string dec2n(int x, int n) {
    if (x == 0) return "0";
    std::string result = "";
    const std::string digit_map = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    bool is_negative = false;
    if (x < 0) {
        is_negative = true;
        x = -x;
    }
    while (x > 0) {
        int remainder = x % n;     
        result += digit_map[remainder];
        x /= n;                       
    }
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    if (is_negative) {
        result = "-" + result;
    }
    
    return result;
}
// ×××

运行截图

任务6

源代码

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::cout << "  ";
    for (char c = 'a'; c <= 'z'; ++c) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << "\n";
    for (int i = 0; i < 26; ++i) {
        int rowNum = i + 1;
        if (rowNum < 10) {
            std::cout << rowNum << " ";
        } else {
            std::cout << rowNum % 10 << " ";
			}
        for (int j = 0; j < 26; ++j) {
            char ch = 'A' + (j + i) % 26;
            std::cout << ch;
        }
        std::cout << "\n"; 
    }

    return 0;
}

运行截图

任务7

源代码

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

using namespace std;
struct Question {
    int a;
    int b;
    char op;
    int correctAns;
};

int main() {
    mt19937 gen(static_cast<unsigned int>(time(0)));
    uniform_int_distribution<> dist(1, 10); 
    uniform_int_distribution<> opDist(0, 3);

    int correctCount = 0;
    const int TOTAL = 10;

    for (int i = 0; i < TOTAL; ++i) {
        Question q;
        int opType = opDist(gen);
        switch (opType) {
            case 0:
                q.op = '+';
                q.a = dist(gen); q.b = dist(gen);
                q.correctAns = q.a + q.b;
                break;
            case 1:
                q.op = '-';
                q.a = dist(gen); q.b = dist(gen);
                if (q.a < q.b) swap(q.a, q.b);
                q.correctAns = q.a - q.b;
                break;
            case 2:
                q.op = '*';
                q.a = dist(gen); q.b = dist(gen);
                q.correctAns = q.a * q.b;
                break;
            case 3:
                q.op = '/';
                q.b = dist(gen);
                q.correctAns = dist(gen);
                q.a = q.b * q.correctAns;
                break;
        }
        cout << q.a << " " << q.op << " " << q.b << " = ";
        int userAns;
        cin >> userAns;
        if (userAns == q.correctAns) {
            correctCount++;
        }
    }
    double accuracy = (double)correctCount / TOTAL * 100.0;
    cout << "正确率: " << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl;

    return 0;
}

运行截图