实验1

实验任务1

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();
}
// 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 有什么区别？

答:reverse直接颠倒原数据；reverse_copy则保留原数据，将颠倒后的结果存入新位置。

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 将 [first, last) 范围的元素进行循环左移，直到 new_first 指向的元素成为新的第一个元素。

 

实验任务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？

答:generate 算法的作用是用一个生成器函数的结果来填充指定范围内的所有元素。

问题2： minmax_element 和分别调用 min_element 、 max_element 相比，有什么优势？

答：只需一次遍历就能同时找到范围和最大最小值，效率更高。

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：Lambda适用于无需复用、逻辑简单的临时函数场景，能直接将代码写在调用处，更简洁。

实验任务3

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';
}

自定义函数 func 功能是什么？

答：func 是一个字符变换函数：将字母变为下一个字母（'z'/'Z' 循环回 'a'/'A'），非字母字符保持不变。

tolower 和 toupper 功能分别是什么？

答：tolower 将字符转换为小写，toupper 将字符转换为大写。

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：四个参数依次是：输入起始、输入结尾、输出起始、变换函数。若将s2.begin()改为s1.begin()，则会原地修改s1自身，覆盖原始数据。

实验任务4

task4.cpp

#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";
    }
}

// 区分大小写的回文判断
bool is_palindrome(const std::string &s) {
    return std::equal(s.begin(), s.begin() + s.size()/2, s.rbegin());
}

// 不区分大小写的回文判断
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::string temp;
    std::transform(s.begin(), s.end(), std::back_inserter(temp), ::tolower);
    return std::equal(temp.begin(), temp.begin() + temp.size()/2, temp.rbegin());
}

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:将 cin >> s 改为 getline(cin, s) 即可读取包含空格的整行字符串。

实验任务5

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\n";
    }
}

std::string dec2n(int x, int n) {
    if (x == 0) return "0";
    
    const char digits[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    std::string result;
    
    while (x > 0) {
        result += digits[x % n];
        x /= n;
    }
    
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}

 实验任务6

task6.cpp

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    const std::string alphabet = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    
 
    std::cout << alphabet << std::endl;
    
    for (int i = 1; i <= 26; ++i) {
        std::cout << i;
       
        std::string shifted = alphabet.substr(i) + alphabet.substr(0, i);
        
        for (char &c : shifted) {
            c = std::toupper(c);
        }
        std::cout << shifted << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

 实验任务7

task7.cpp

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

int main() {
    using namespace std;
    
    srand(time(0)); 
    
    int correctCount = 0;
    const int totalQuestions = 10;
    
    for (int i = 1; i <= totalQuestions; ++i) {
        
        int num1 = rand() % 10 + 1; 
        int num2 = rand() % 10 + 1; 
        
        
        int op = rand() % 4;
        char opChar;
        int correctAnswer;

        switch (op) {
            case 0: 
                opChar = '+';
                correctAnswer = num1 + num2;
                break;
            case 1: 
                opChar = '-';
                if (num1 < num2) swap(num1, num2);
                correctAnswer = num1 - num2;
                break;
            case 2: 
                opChar = '*';
                correctAnswer = num1 * num2;
                break;
            case 3: 
                opChar = '/';
  
                while (num1 % num2 != 0) {
                    num2 = rand() % 10 + 1;
                }
                correctAnswer = num1 / num2;
                break;
        }
        
        cout << "题目" << i << ": " << num1 << " " << opChar << " " << num2 << " = ";
        
        int userAnswer;
        cin >> userAnswer;
        if (userAnswer == correctAnswer) {
            correctCount++;
        }
    }
    
 
    double accuracy = (static_cast<double>(correctCount) / totalQuestions) * 100;
    cout << fixed << setprecision(2);
    cout << "正确率: " << accuracy << "%" << endl;
    
    return 0;
}