实验一

任务1

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#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
//模板函数声明
template<typenam 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_copy(s0.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);
}  

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• 问题一：
  reverse(first, last)：是原地反转。它接收两个迭代器参数（区间的起始和结束），直接在原容器内部将 [first, last) 范围内的元素顺序翻转，原数据会被修改。
  reverse_copy(first, last, result)：是拷贝并反转。它接收三个参数（源区间的起止迭代器，以及目标容器的起始迭代器）。它会将源区间的元素反转后，拷贝到以 result 开始的新空间中，源区间的数据保持不变。

• 问题二：
  rotate 会将 [middle, last) 区间的元素移动到 [first, middle) 的前面，从而形成新的序列。
  当 middle 偏向左侧（例如 begin()+1）时，相当于将前面的元素移到后面，实现循环左移。
  当 middle 偏向右侧（例如 end()-1）时，相当于将后面的元素移到前面，实现循环右移。
  三个参数代表的意义：
  first：指向被旋转区间的起始位置。
  middle：指向旋转的分界点（新的起始元素）。[first, middle) 范围内的元素将被整体移动到区间的末尾。
  last：指向被旋转区间的结束位置（不包含在区间内）。

任务二

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#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;
}

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• 问题一：
  generate 算法的作用是：遍历指定的迭代器区间，并调用指定的可调用对象（如函数、Lambda表达式等），将其每次返回的值依次赋值给区间内的元素。

• 问题二：
  分别调用 min_element 和 max_element 需要对容器进行两次完整的遍历。而 minmax_element 仅需一次遍历就能同时找到最大值和最小值，对于大数据量容器效率更高。只需一行代码即可获取两个结果，不用写两遍迭代器范围。

• 问题三：
  [](){return std::rand()%101;}是一个 Lambda表达式（匿名函数）。其中 [] 是捕获列表（这里为空表示不捕获外部变量），() 是参数列表，{} 内是函数体。
  Lambda 表达式的适用场景主要有：
  1.逻辑简单且只用一次
  2.需要捕获外部局部变量
  3.内联回调与自定义比较器

任务三

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#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';
}

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• 问题一：
  func 函数的作用是将传入的单个字符进行特定规则的变换：
  1.如果字符是英文字母，则将其替换为字母表中后一位的字母（例如'a'变'b'）。如果是'z'或'Z'，则循环绕回到'a'或'A'。
  2.如果字符不是字母（如空格、标点符号、数字），则原样返回，不发生改变。

• 问题二：
  tolower(c)：将传入的大写字母转换为小写字母。如果传入的本身是小写字母或非字母字符，则原样返回。
  toupper(c)：将传入的小写字母转换为大写字母。如果传入的本身是大写字母或非字母字符，则原样返回。

• 问题三：
  s1.begin(）：源区间的起始迭代器。
  s1.end（）：源区间的结束迭代器（不包含）。
  s2.begin()：目标区间的起始迭代器，用来存放转换后的结果。目标区间必须要有足够的空间。
  func：一元操作函数。算法会遍历源区间，将每个元素传入此函数，并将返回值写入目标区间。
  原代码（s2.begin()）：属于异地转换。s1 保持原样不变，转换结果被拷贝到了 s2 中。
  改成 s1.begin()：属于原地转换（In-place）。func 处理后的结果会直接覆盖写回到 s1 原来所在的位置。执行完毕后，s1 的内容会被修改（变成新的字符串），而 s2 则不会被写入数据。

任务四

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#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
bool is_palindrome(const std::string &s) {
    // 复制一份原字符串并反转
    std::string rev_s = s;
    std::reverse(rev_s.begin(), rev_s.end());
    
    // 比较原串和反转串
    return s == rev_s;
}


// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::string lower_s = s;
    
    // 参考任务3的 Tips，利用 transform 把大写字母全部转为小写
    // 为了不引入新的头文件，这里直接在 lambda 里手写大小写转换逻辑
    std::transform(lower_s.begin(), lower_s.end(), lower_s.begin(), [](char c) {
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') {
            return static_cast<char>(c - 'A' + 'a');
        }
        return c;
    });
    
    // 复制转换后的字符串并反转
    std::string rev_s = lower_s;
    std::reverse(rev_s.begin(), rev_s.end());
    
    // 比较转换后的原串和反转串
    return lower_s == rev_s;
}

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• 问题：
  将原代码中的：

    while(cin >> s) {

修改为：

    while(getline(cin, s)) {
        if(s.empty()) continue; 

任务五

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#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) {
    // 处理特殊情况 0
    if (x == 0) {
        return "0";
    }
    
    std::string result = "";
    // 定义2到36进制的字符集映射表
    const std::string charset = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    
    // 短除法，从低位到高位计算
    while (x > 0) {
        result += charset[x % n];
        x /= n;
    }
    
    // 因为短除法得到的是逆序的（低位在前），所以需要反转
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    
    return result;
}

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任务六

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#include <iostream>

int main() {
    // 1. 打印第一行：表头（小写字母）
    // 先输出两个空格，为了让 'a' 对齐下面第一行的 'B'
    std::cout << "  "; 
    for (char c = 'a'; c <= 'z'; ++c) {
        std::cout << c << " ";
    }
    std::cout << "\n";

    // 2. 打印后续 26 行：行号 + 大写字母
    for (int i = 1; i <= 26; ++i) {
        // 打印行号并加一个空格
        std::cout << i << " ";
        
        // 打印每行的大写字母
        for (int j = 0; j < 26; ++j) {
            // 计算当前字母的偏移：根据行号 i 和列号 j 进行循环偏移
            char c = 'A' + (i + j) % 26;
            std::cout << c << " ";
        }
        std::cout << "\n";
    }

    return 0;
}

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任务七

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#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip> // 用于格式化输出 setprecision

using namespace std;

int main() {
    // 设置随机数种子，确保每次运行生成的题目不同
    srand(time(0)); 
    
    int correct_count = 0; // 记录答对的题数

    // 循环生成10道题目
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        // 生成1到10之间的两个随机整数
        int a = rand() % 10 + 1;
        int b = rand() % 10 + 1;
        
        // 随机生成运算类型 (0:加法, 1:减法, 2:乘法, 3:除法)
        int op = rand() % 4;
        
        int correct_ans = 0; // 标准答案
        char op_char = ' ';  // 运算符字符

        if (op == 0) {
            op_char = '+';
            correct_ans = a + b;
        } 
        else if (op == 1) {
            op_char = '-';
            if (a < b) {
                int temp = a;
                a = b;
                b = temp;
            }
            correct_ans = a - b;
        } 
        else if (op == 2) {
            op_char = '*';
            correct_ans = a * b;
        } 
        else if (op == 3) {
            op_char = '/';
            // 如果 a 不能整除 b，就重新生成 b，直到能整除为止
            while (a % b != 0) {
                b = rand() % 10 + 1;
            }
            correct_ans = a / b;
        }

        // 打印题目
        cout << a << " " << op_char << " " << b << " = ";
        
        // 接收用户的输入
        int user_ans;
        cin >> user_ans;

        // 判断对错
        if (user_ans == correct_ans) {
            correct_count++;
        }
    }

    // 计算正确率：(答对题数 / 总题数) * 100
    // 使用 fixed 和 setprecision(2) 保留两位小数
    double accuracy = (correct_count * 100.0) / 10.0;
    cout << "正确率: " << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl;

    return 0;
}

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