任务1
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// 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);
}
![task1]()
- 问题问答
1.reverse和 reverse_copy有什么区别？
答：reverse 直接反转容器内元素，原地修改原序列。reverse_copy 不改动原容器，将反转结果复制到另一目标迭代器空间，原序列保持不变。
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？
答：rotate 把 [first,mid) 区间移到 [mid,last) 后面，实现循环移位。参数 first 起始、mid 新起点、last 末尾，区间为左闭右开 [first,last)。
任务2
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#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;
}
![task2]()
- 问题问答
1.generate算法的作用是什么？
答：向区间 [first, last) 填充元素，反复调用给定生成器函数，将返回值依次赋值给区间内每个元素，会修改原容器。
2.minmax_element和分别调用 min_element、max_element相比，有什么优势？
答：minmax_element 只需一次遍历序列同时得到最小、最大元素迭代器；分开调用 min_element、max_element 要遍历两次，数据量大时减少访问次数，效率更高。
3.把代码中函数 generate_random_number 的声明（line13）和定义（line35-37）注释起来，把两处调用改成如下写法，观察效果是否等同？查阅c++中lambda表达式用法。
答：效果等同。lambda 是匿名函数，可就地定义生成逻辑，不用单独写命名函数，代码更紧凑。
任务3
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#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';
}
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![task3]()
- 问题问答
1.自定义函数 func 功能是什么？
答：func：字母循环后移一位，z 转 a、Z 转 A，非字母字符保持原样不变。
2.tolower 和 toupper 功能分别是什么？
答：tolower 转字母为小写，toupper 转字母为大写，非字母字符不发生改变。
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？
答：transform：源首、源尾、目标首、转换函数；改 s1.begin 会原地修改原字符串。
任务4
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#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;
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)
{
int left = 0, right = s.size() - 1;
while(left < right)
{
if(s[left] != s[right])
return false;
left++;
right--;
}
return true;
}
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
std::string tmp = s;
for(int i = 0; i < tmp.size(); i++)
{
tmp[i] = static_cast<char>(tolower(static_cast<unsigned char>(tmp[i])));
}
int left = 0, right = tmp.size() - 1;
while(left < right)
{
if(tmp[left] != tmp[right])
return false;
left++;
right--;
}
return true;
}
+ 运行测试截图
![task4]()
- 观察与思考：
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？
答：以空白符（空格、回车）作为分隔，遇到空格就停止读取，所以不能读取带空格字符串。想要读取含空格字符串，把 while(cin >> s) 修改为 while(getline(cin, s))。
任务5
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#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)
{
std::string table = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
std::string res;
if(x == 0)
{
return "0";
}
while(x > 0)
{
int rem = x % n;
res += table[rem];
x = x / n;
}
std::reverse(res.begin(), res.end());
return res;
}
+ 运行测试截图
![task5]()
任务6
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#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" << endl;
for(int k = 1; k <= 26; k++)
{
cout << k;
for(int i = 0; i < 26; i++)
{
char ch = 'A' + (i + k) % 26;
cout << ch;
}
cout << endl;
}
return 0;
}
+ 运行测试截图
![task6]()
任务7
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#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
int main()
{
srand(time(0));
int score = 0;
const int total = 10;
for(int i = 0; i < total; i++)
{
int a, b;
char op;
int ans;
int opType = rand() % 4;
if(opType == 0)
{
op = '+';
a = rand() % 10 + 1;
b = rand() % 10 + 1;
ans = a + b;
}
else if(opType == 1)
{
op = '-';
a = rand() % 10 + 1;
b = rand() % a + 1;
ans = a - b;
}
else if(opType == 2)
{
op = '*';
a = rand() % 10 + 1;
b = rand() % 10 + 1;
ans = a * b;
}
else
{
op = '/';
b = rand() % 10 + 1;
int k = rand() % 10 + 1;
a = b * k;
ans = k;
}
int userIn;
std::cout << a << op << b << " = ";
std::cin >> userIn;
if(userIn == ans)
{
score++;
}
}
double rate = 100.0 * score / total;
std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << "正确率：" << rate << "%" << std::endl;
return 0;
}
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![task7]()
- 五、实验总结
本次实验练习了 C++ 字符串处理、自定义函数、带默认参数函数、随机数生成等知识点。
通过回文判断程序，掌握了字符串遍历、大小写转换，区分cin与getline读取字符串的差异；进制转换程序理解除基取余法，学会反转字符串得到结果；小学生算术题程序学会随机种子srand(time(0))，实现随机题目生成，并且对减法、除法增加约束条件保证题目合法。
新发现：tolower存在类型安全问题，直接使用容易警告；默认参数只能在函数声明处设置；随机种子只需要在程序开头调用一次。
疑问：当输入很大数字时，进制转换 int 会溢出；getline 和 cin 混用会出现换行残留，读取空行。
通过本次实验，提升了逻辑判断与代码调试能力，认识到边界条件（如数字 0、空字符串）在编程中非常重要。
浙公网安备 33010602011771号