实验1
实验任务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[v2.begin(), v2.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[v3.begin(), v3.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[v4.begin(), v4.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：
回答问题：
reverse 和 reverse_copy 有什么区别？
reverse：原地反转，直接修改 [first,last) 区间容器本身的元素，没有输出容器。
reverse_copy：不修改原容器，将反转后的元素复制到目标迭代器 dest 指向的位置，原容器保持不变。
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？
rotate (first, middle, last)：把区间 [first,last) 做旋转；将 [middle, last) 的元素挪到区间头部，[first,middle) 放到尾部。
first：区间起始迭代器 middle：旋转分割点迭代器 last：区间末尾迭代器（开区间，不包含）
实验任务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：
回答问题：
generate 算法的作用是什么？
generate (first,last,gen)：调用生成函数 gen ()，将返回值依次赋值给 [first,last) 区间每一个元素，填充容器。
minmax_element 和分别调用 min_element、max_element 相比，有什么优势？
minmax_element 只遍历一次容器就同时得到最小、最大元素迭代器；
分开调用 min_element、max_element 会遍历容器 2 次；
数据量大的时候 minmax_element 效率更高。
lambda 表达式{return std::rand ()%101;} 与普通函数 generate_random_number 相比，lambda 适用场景？ lambda 是匿名函数，不需要单独写函数声明和定义，适合短小、只在局部一处使用的回调函数，不用污染全局命名空间；如果逻辑复杂、多处复用，适合独立命名函数。
实验任务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：
回答问题：
自定义函数 func 功能：字母向后移动一位；z to a、Z to A；非英文字母原样返回。
tolower (c)：大写字母转小写，其他字符不变；toupper (c)：小写字母转大写，其他字符不变。
transform (first1,last1,dest,op) 四个参数：
first1：源容器起始迭代器
last1：源容器结束迭代器
dest：输出目标起始迭代器
op：每个元素调用的变换函数
实验任务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";
}
}
// 区分大小写判断回文
bool is_palindrome(const std::string &s)
{
std::string rev(s);
reverse(rev.begin(), rev.end());
return rev == s;
}
// 不区分大小写回文
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
std::string lower_str;
for(auto ch : s){
lower_str += static_cast<char>(tolower(static_cast<unsigned char>(ch)));
}
std::string rev(lower_str);
reverse(rev.begin(), rev.end());
return rev == lower_str;
}
运行截图：
回答问题：
cin>>s遇到空格会截断字符串。如果读取带空格的字符串，把输入改为 getlin(cin,s)
实验任务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";
}
}
std::string dec2n(int x, int n)
{
if(x == 0) return "0";
const std::string table{"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"};
std::string res;
while(x > 0)
{
int rem = x % n;
res += table[rem];
x = x / n;
}
std::reverse(res.begin(), res.end());
return res;
}
运行截图：
实验任务6
源代码：
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
int main()
{
std::string base{"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"};
std::cout << base << '\n';
for(int k=1;k<=26;k++)
{
std::string line(base);
rotate(line.begin(), line.begin()+k, line.end());
std::cout << k << line << '\n';
}
return 0;
}
运行截图：
实验任务7
源代码：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
int main()
{
std::srand(std::time(0));
const int total = 10;
int correct = 0;
for(int i=0;i<total;i++)
{
int op1, op2;
char op;
int ans_real;
int op_type = std::rand()%4; //0 + 1 - 2 * 3 /
switch(op_type)
{
case 0: //加法
op1 = 1 + std::rand()%10;
op2 = 1 + std::rand()%10;
op = '+';
ans_real = op1 + op2;
break;
case 1: //减法 op1 >= op2
op1 = 1 + std::rand()%10;
op2 = 1 + std::rand()%op1;
op = '-';
ans_real = op1 - op2;
break;
case 2: //乘法
op1 = 1 + std::rand()%10;
op2 = 1 + std::rand()%10;
op = '*';
ans_real = op1 * op2;
break;
case 3: //除法 整除 op1%op2==0
op2 = 1 + std::rand()%10;
op1 = op2 * (1 + std::rand()%10);
op = '/';
ans_real = op1 / op2;
break;
default:
op1=1;op2=1;op='+';ans_real=2;
}
std::cout << op1 << op << op2 << "=";
int user_ans;
std::cin >> user_ans;
if(user_ans == ans_real)
{
correct++;
}
}
double rate = 100.0 * correct / total;
std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << "正确率:" << rate << "%" << std::endl;
return 0;
}
运行截图：
实验总结：
本次实验体验现代 C++ 标准库 string、vector、<algorithm> 算法库。学习了 reverse、rotate、generate、minmax_element、transform 等算法；练习函数模板、lambda 表达式。完成回文判断、进制转换、凯撒表、随机算术出题。
STL 算法基于迭代器工作，容器与算法分离，代码复用强； 原地算法 vs 拷贝类算法的区别； lambda 适合短小回调； 注意大小写、字符串处理、随机种子、默认参数、除法整除边界条件。
浙公网安备 33010602011771号