实验1

四、实验结论

1.实验任务1

// 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[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：reserve是原地反转，直接修改区间里的数据：reserve_copy不修改原本区间数据，而是读取之后把结果拷贝至s2.begin为起点的区间中

问题2：rotate(a,b,c)把(a,c)整个分为两段，区间(a,b)整体挪到区间(b,c)后面，三个参数：a表示区间起点，b表示元素顺序改变后的新起点，c表示区间终点

2.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 是一个“批量填数”的工具，给它一段区间和一个“造数函数”，它会调用该函数造数，为区间从第一个到最后一个位置赋值，一次把区间填满

问题2：min_element 找最小值、max_element 找最大值，都得把整段区间数据从头到尾遍历一趟。而 minmax_element 只需要遍历一趟就能同时把最小值和最大值都找出来，比分开两次找更高效，代码更简洁

问题3：lambda表达式不需要专门起名字、不用单独声明和定义，直接在要用它的地方当场写就行，适合只用一次、逻辑也不复杂的场景。而自定义函数 generate_random_number适合逻辑比较复杂、要在好几个地方重复用的情景

3.实验任务3

#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';
}

问题1：func 的作用是把字母往后挪一位，要求是unsigned char范围的值，通过std::isalpha(c)判断，遇到不是字母的字符就不动它，原样返回

问题2：两个都是改大小写的函数，tolower 把一个字母变成小写，toupper 把一个字母变成大写，遇到不是字母的字符就不动它，原样返回

问题3：transform 的作用是把一段数据挨个处理一遍。它的四个参数的意义：第 1 个是处理数据的起点，第 2 个是处理数据的终点，第 3 个是处理结果写到哪里，第 4 个是调用什么函数去处理。如果把第 3 个参数从 s2.begin() 改成 s1.begin()，就相当于把处理结果写回 s1 ，把 s1 覆盖掉了，这时候 s2 是空的，但原本代码是把结果写进 s2，s1 保持不变

4.实验任务4

#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
// 待补足
// ×××
bool is_palindrome(const std::string &s) {
    for (int i = 0, j = static_cast<int>(s.size()) - 1; i < j; ++i, --j) {
        if (s[i] != s[j])
            return false;
    }
    return true;
}


// 函数is_palindrome_ignore_case定义
// 待补足
// ×××
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    std::string t(s.size(), '\0');
    std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(),
                   [](unsigned char c) {
                       return static_cast<char>(std::tolower(c));
                   });
    return is_palindrome(t);
}

问题：可以改用 getline(cin, s)，它会一直读到回车为止，行里的空格都保留

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

6.实验任务6

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    using namespace std;
    
    cout << ' ';
    for (char c = 'a'; c <= 'z'; ++c) {
        cout << c;
        if (c != 'z') cout << ' ';
    }
    cout << endl;

    vector<char> alpha;
    for (char c = 'A'; c <= 'Z'; ++c)
        alpha.push_back(c);

    for (int k = 1; k <= 25; ++k) {
        rotate(alpha.begin(), alpha.begin() + 1, alpha.end());
        cout << k << ' ';
        for (size_t i = 0; i < alpha.size(); ++i) {
            cout << alpha[i];
            if (i != alpha.size() - 1) cout << ' ';
        }
        cout << endl;
    }

    return 0;
}

7.实验任务7

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
 
int main() {
    std::srand(std::time(0));
    int correct = 0;
 
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        int op = std::rand() % 4;
        int a, b, ans, user;
        switch (op) {
        case 0:
            a = std::rand() % 10 + 1;
            b = std::rand() % 10 + 1;
            ans = a + b;
            std::cout << a << '+' << b << '=';
            break;
        case 1:
            a = std::rand() % 10 + 1;
            b = std::rand() % a + 1;
            ans = a - b;
            std::cout << a << '-' << b << '=';
            break;
        case 2:
            a = std::rand() % 10 + 1;
            b = std::rand() % 10 + 1;
            ans = a * b;
            std::cout << a << '*' << b << '=';
            break;
        default:
            b = std::rand() % 9 + 1;
            a = b * (std::rand() % (10 / b) + 1);
            ans = a / b;
            std::cout << a << '/' << b << '=';
            break;
        }
        std::cin >> user;
        if (user == ans)
            ++correct;
    }
 
    std::cout << "正确率：" << std::fixed << std::setprecision(2)
              << correct / 10.0 * 100 << "%" << std::endl;
    return 0;
}

五、实验总结

这次实验我感受到现代 C++ 标准库的好处。以前反转、排序、找最大最小值，在C语言中得自己写一堆循环，现在直接用 string、vector 这些容器，再加上 reverse、sort、minmax_element 这些现成的函数工具，就可以搞定了。通过函数和 lambda表达式对比，我也了解到一个模板函数能给很多种类型用，lambda表达式又能在要用的时候当场写、不用起名字，较为灵活。

posted @ 2026-10-20 22:18 hyoseon 阅读(7) 评论(0) 收藏举报

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实验1

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