实验1 现代C++编程初体验
实验任务一：
源代码task1.cpp:
#include<iostream> #include<string> #include<vector> #include<algorithm> 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(); } template<typename T> void output(const T&c) { for(auto &i:c) std::cout << i << ' '; std::cout << '\n'; } void test1() { using namespace std; string s0{"0123456789"}; cout << "s0 = " << s0 << endl; string s1(s0); reverse(s1.begin(),s1.end()); cout << "s1 = " << s1 << endl; string s2(s0.size(),' '); reverse_copy(s0.begin(),s0.end(),s2.begin()); cout << "s2 = " << s2 << endl; } 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); } 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}; rotate(v1.begin(),v1.begin()+1,v1.end()); cout << "v1: "; output(v1); vector<int> v2{v0}; rotate(v2.begin(),v2.begin()+2,v2.end()); cout << "v2: "; output(v2); vector<int> v3{v0}; rotate(v3.begin(),v3.end()-1,v3.end()); cout << "v3: "; output(v3); vector<int> v4{v0}; rotate(v4.begin(),v4.end()-2,v4.end()); cout << "v4: "; output(v4); }
运行结果截图：
回答问题：
问题1： reverse 和 reverse_copy 有什么区别？
答：reverse是先把s0的内容传递给s1,然后直接在s1的基础上做reverse；reverse_copy是先把s0做reverse再存入s2中。
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？
答：rotate是把规定的起始位置到结束位置的内容移动到指定位置。第一个参数表示需要移动元素的起始位置，第二个参数表示需要移动元素的结束位置，第三个参数表示存放移动元素的起始位置。
实验任务二：
源代码task2.cpp:
#include<iostream> #include<vector> #include<algorithm> #include<numeric> #include<iomanip> #include<cstdlib> #include<ctime> template<typename T> void output(const T &C); int generate_random_number(); void test1(); void test2(); int main() { std::srand(std::time(0)); std::cout << "测试1：\n"; test1(); std::cout << "\n测试2:\n"; test2(); } template<typename T> void output(const T &c) { for(auto &i:c) std::cout << i << ' '; std::cout << '\n'; } int generate_random_number() { return std::rand()%101; } 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); } void test2() { using namespace std; vector<int> v0(10); generate(v0.begin(),v0.end(),generate_random_number); cout << "v0: ";output(v0); 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; auto ans = minmax_element(v0.begin(),v0.end()); cout << "最小值：" << *(ans.first) << endl; cout << "最大值：" << *(ans.second) << endl; 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; }
运行结果截图：
回答问题：
问题1： generate 算法的作用是什么？
答：随机生成包含100在内的正整数。
问题2： minmax_element 和分别调用 min_element 、 max_element 相比，有什么优势？
答：分别调用min_element 、max_element算法会两次遍历容器，而minmax_element只需要遍历一次，显著提升效率，保证代码简洁。
问题3：查询 generate 第3个参数 [](){return std::rand()%101;} 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？
答：生成元素的算法逻辑比较简单的时候，使用lambda表达式能使算法更简洁。
实验任务三：
源代码task3.cpp:
#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'; }
运行结果截图：
回答问题：
问题一：自定义函数 func 功能是什么？
答：让传入func中的每一个字母后移一位。
问题二：tolower 和 toupper 功能分别是什么？
答：tolower函数把每一个c中元素变为小写，toupper函数把每一个c中元素变为大写。
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？
答：第一个参数s1.begin()指transform开始的位置，第二个参数s1.end()指transform结束的位置，第三个参数s2.begin()指transform执行完后存入的位置，func指执行transform所依赖的算法逻辑。
如果把第3个参数 s2.begin() 改成 s1.begin() ，则s1中内容会变为“J mpwf dptnpt”，而s2中内容为长度为s1.size()的空格。
实验任务四：
源代码task4.cpp:
#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; 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 i=0,j=s.size()-1; while(i<j) { if(i<j) { if(s[i]!=s[j]) return false; } i++; j--; } return true; } bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) { using namespace std; string splus; for(char c:s) splus+=tolower(c); int i=0,j=splus.size()-1; while(i<j) { if(i<j) { if(splus[i]!=splus[j]) return false; } i++; j--; } return true; }
运行结果截图：
回答问题：
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？
答：可将cin >> s替换为getline(cin,s)，cin >> s会以空格为分隔符，而getline(cin,s)可以读取到包括空格的一整行内容，以换行符为分隔符。
实验任务五：
源代码task5.cpp:
#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'; } } std::string dec2n(int x,int n) { std::string result; int remainder; if(x==0) return "0"; while(x>0) { remainder=x%n; char a; if(remainder<10) a='0'+remainder; else a='A'+remainder-10; result.push_back(a); x=x/n; } reverse(result.begin(),result.end()); return result; }
运行结果截图：
实验任务六：
源代码task6.cpp:
#include<iostream> #include<iomanip> using namespace std; int main() { char c; int i; cout << ' ' << ' '; for(c='a';c<='z';c++) cout << ' ' << c ; cout << endl; for(i=2;i<=27;i++) { cout << setw(2) << right << i-1 << ' '; for(c='A'+(i-1);c<'A'+(i-1)+26;c++) { cout << (char)(c>'Z'?c-26:c) << ' '; } cout << endl; } return 0; }
运行结果截图：
实验任务七：
源代码task7.cpp:
#include<iostream> #include<cstdlib> #include<ctime> #include<iomanip> using namespace std; int main() { srand(static_cast<unsigned int>(time(0))); int ccount=0,i,n1,n2,op; int userans,correctans; double accuracy; char opchar; for(i=0;i<10;i++) { n1=rand()%10+1; n2=rand()%10+1; op=rand()%4; switch(op) { case 0: opchar='+'; correctans=n1+n2; break; case 1: while(n1<n2) { n1=rand()%10+1; n2=rand()%10+1; } opchar='-'; correctans=n1-n2; break; case 2: opchar='*'; correctans=n1*n2; break; case 3: while(n1%n2!=0) { n1=rand()%10+1; n2=rand()%10+1; } opchar='/'; correctans=n1/n2; break; } cout << n1 << " " << opchar << " " << n2 << " = "; cin >> userans; if(userans==correctans) ccount++; } accuracy=static_cast<double>(ccount)/10*100; cout << "正确率：" << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl; }
运行结果截图：
实验总结：
通过此次实验我接触到了很多封装过后的函数，我觉得他们的使用极大的简便了代码的编写和阅读，比如tolower和toupper函数。同时通过此次实验，我切身体会到了面向对象编程和面向过程编程的不同，我不再聚焦于实现目标的过程算法，而是理清目标过程中所涉及的对象，在很多问题上面向对象思考让问题变得简单。希望以后能接触了解到面向对象编程更令人惊叹的实践项目。
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