实验1
实验1：现代C++编程初体验
任务1
// 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);
}
问题1：reverse和reverse_copy的区别？
- reverse：原地反转，直接修改原容器，无返回值，不需要额外空间。
- reverse_copy：不改动原容器，反转后复制到另一处，返回目标尾迭代器，目标要有足够空间
问题2：rotate算法是如何改变元素顺序的？他的三个参数分别代表什么？
- rotate(first, n_first, last)：对 [first,last) 原地旋转，把 [n_first, last) 放到前面，[first, n_first) 放到后面；返回旋转后原首元素的迭代器，仅要求前向迭代器。
任务2
#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;
}
问题1：generate算法的作用是什么？
- generate (first, last, gen)：原地填充区间 [first,last)，反复调用无参生成器 gen 写入元素。
问题2：minmax_element 和分别调用 min_element、max_element 相比，有什么优势？
- minmax_element 只遍历一次区间，同时找出最小值、最大值，时间开销更小，效率更高；
分开调用 min_element + max_element 需要遍历两次区间。
问题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。
- 效果等同，lambda 是就地的匿名可调用对象，省去单独函数声明与定义。
任务3
#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';
}
自定义函数 func 功能是什么？
- func()功能是使每个英文字母变成字母表中它的下一个字母，'z' 和 'Z' 回绕到 'a' 和 'A'，非字母字符原样不动。
tolower 和 toupper 功能分别是什么？
- tolower：把大写字母转为小写；非大写字母原样返回。
- toupper：把小写字母转为大写；非小写字母原样返回。
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？
- 源起点、源终点、目标起点、转换函数
- 字符串S1被改变，字符串S2仍然为长度与S1相等的全为空格的字符串
任务4
#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
// 待补足
// ×××
bool is_palindrome(const std::string &s){
int i=0,j=s.length()-1;
while(i<=j){
if(s[i]!=s[j]){
return false;
}
i++;j--;
}
return true;
}
// 函数is_palindrome_ignore_case定义
// 待补足
// ×××
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s){
int i=0,j=s.length()-1;
while(i<=j){
if(tolower(s[i])!=tolower(s[j])){
return false;
}
i++;j--;
}
return true;
}
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 cooo），代码应如何调整？
- 把 cin >> s 换成 getline(cin, s)，它可以读取一整行，包含空格，直到回车结束。
任务5
#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
// 待补足
// ×××
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;
}
reverse(res.begin(), res.end());
return res;
}
任务6
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
void output(const vector<char>& v);
int main(){
vector<char> v0{'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'};
cout<<" ";
for(int i=0;i<26;i++){
cout<<(char)tolower(v0[i])<<" ";
}
cout<<"\n";
for(int i=1;i<=26;i++){
if(i<10){
cout<<" ";
}
cout<<i<<" ";
rotate(v0.begin(),prev(v0.end()),v0.end());
output(v0);
cout<<"\n";
}
return 0;
}
void output(const vector<char>& v)
{
for(char ch : v)
{
cout << ch << " ";
}
}
任务7
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main(){
srand((unsigned)time(NULL));
vector<char> fh{'+','-','*','/'};
int count=0,i=1;
while(i<=10){
int k=rand()%4;
int m=rand()%9+1;
int n=rand()%9+1;
if(k==1){
while(m<n){
m=rand()%9+1;
n=rand()%9+1;
}
}
if(k==3){
while(m%n!=0){
m=rand()%9+1;
n=rand()%9+1;
}
}
cout<<m<<" "<<(char)fh[k]<<" "<<n<<"=";
int s;
cin>>s;
switch(k){
case 0:
if(s==m+n)count+=1;
break;
case 1:
if(s==m-n)count+=1;
break;
case 2:
if(s==m*n)count+=1;
break;
case 3:
if(s==m/n)count+=1;
break;
}
cout<<"\n";
i++;
}
cout<<"正确率："<<count*10<<"%";
return 0;
}
浙公网安备 33010602011771号