实验1 现代c++编程

任务1

代码：

#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);
}

截图：

问题1：reverse是原地翻转；reverse_copy是翻转并拷贝到别处，源不变。

问题2：rotate改变元素顺序：元素变化规则（左旋）把区间切成两段：[first, middle) 和 [middle, last)旋转之后顺序 = [middle, last) + [first, middle)。rotate的三个参数：1.first：整个待旋转区间的起点 2.middle：旋转完成后，middle 指向的元素成为整个区间新的第一个元素 3.last：整个待旋转区间的末尾（不包含该位置）

任务2：

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;
}

截图：

问题1：generate 对 [first, last) 区间内每个元素，调用第 3 个参数指定的生成器，把返回值依次赋进去。区别于 fill填固定值，它每次可以产生不同的值。

问题2：只需要扫一遍数组，比较次数更少；一次调用返回 pair，.first/.second 直接拿到最小、最大值迭代器，代码更短。

问题3：改用 lambda 后效果完全等同，lambda 就是现写的匿名函数。

任务3：

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：

1.把字母换成下一个字母（循环移位）

2.tolower(c)：若 c 是大写字母，返回对应小写；否则原样返回。

toupper(c)：若 c 是小写字母，返回对应大写；否则原样返回。

都是 里的单字符处理函数，一次只处理一个字符，不是整串。

3.s1.begin()：源区间起点

s1.end()：源区间终点（不含）

s2.begin()： 结果写入的起点

func：变换函数，对每个源元素调用一次

区别：结果就地写回 s1 自身，s，而 s2 保持初始的 9 个空格不变。

任务4：

#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";
    }     
}


// is_palindrome定义
bool is_palindrome(const std::string &s)
{
    std::size_t i = 0;
    std::size_t j = s.size();
    while(i + 1 < j) {
        if(s[i] != s[j - 1])
            return false;
        ++i;
        --j;
    }
    return true;
}

// is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::size_t i = 0;
    std::size_t j = s.size();
    while(i + 1 < j) {
        unsigned char left  = static_cast<unsigned char>(s[i]);
        unsigned char right = static_cast<unsigned char>(s[j - 1]);
        if(std::tolower(left) != std::tolower(right))
            return false;
        ++i;
        --j;
    }
    return true;
}

问题：可以把cin >> s 替换为 getline(cin,s)，getline(cin,s)读取正行输入，可接收空格

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

    std::string ans;
    while(x > 0) {
        int rem = x % n;  
        if(rem < 10)
            ans += static_cast<char>('0' + rem);
        else
            ans += static_cast<char>('A' + rem - 10); 
        x /= n; 
    }
    std::reverse(ans.begin(), ans.end()); 
    return ans;
}

任务6：

#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::right << std::setw(2) << i << ' ';
        
        for (int j = 0; j < 26; ++j) {
            char ch = 'A' + (j + i) % 26;
            std::cout << ch << ' ';
        }
        std::cout << '\n';
    }
    
    return 0;
}

任务7：

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

using namespace std;

int main() {
    srand(time(0)); 
    
    int correct_count = 0; 
    const int total_questions = 10;

    for (int i = 0; i < total_questions; ++i) {
        int op = rand() % 4; 
        int a, b, ans;
        char oper;

        if (op == 0) { 
            oper = '+';
            a = rand() % 10 + 1;
            b = rand() % 10 + 1;
            ans = a + b;
        } else if (op == 1) { 
            oper = '-';
            a = rand() % 10 + 1;
            b = rand() % 10 + 1;
            if (a < b) swap(a, b); 
            ans = a - b;
        } else if (op == 2) { 
            oper = '*';
            a = rand() % 10 + 1;
            b = rand() % 10 + 1;
            ans = a * b;
        } else { 
            oper = '/';
            b = rand() % 10 + 1; 
            int max_q = 10 / b;  
            int q = rand() % max_q + 1; 
            a = b * q;           
            ans = a / b;
        }

        cout << a << oper << b << "=";
        int user_ans;
        cin >> user_ans;

        if (user_ans == ans) {
            correct_count++;
        }
    }

    cout << fixed << setprecision(2);
    cout << "正确率：" << (correct_count * 100.0) / total_questions << "%" << endl;

    return 0;
}