实验一

 1.实验任务1

task1.cpp:

// 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8
    rotate(v4.begin(), v4.end()-2, v4.end()); 
    cout << "v4: "; output(v4);
}

 运行结果：

问题1：

 reverse直接原地反转容器中的元素，会修改原容器的内容。
 reverse_copy将元素反转后复制到新容器，不修改原容器。

问题2：

 rotate(begin, middle, end)用于将容器中[begin, end)范围内的元素循环旋转，使middle位置的元素成为新的第一个元素，原middle之前的元素被移至末尾。

 

 2.实验任务2

task2.cpp:

#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;
}

 运行结果：

 

问题1：

 generate 算法的作用是通过调用指定的生成函数，为容器指定范围内的元素生成新的值，从而填充或更新容器中的元素。

问题2：

 minmax_element 可以在一次遍历中同时找到容器中的最小元素和最大元素的位置。

问题3：

 函数逻辑比较简单，只需要临时使用一次，不需要复用，使用 lambda 可以使代码更加简洁，避免定义额外的函数。

 

 3.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';
}

 

运行结果：

问题1：

 将字母z转换成a,字母Z转换成A，其他字母转换成下一个字母，非字母字符保持不变。

问题2：

　tolower功能：将大写字母转换为对应的小写字母，非大写字母则保持不变。

 toupper功能：将小写字母转换为对应的大写字母，非小写字母则保持不变。

问题3：

 transform 四个参数意义：

第一个参数s1.begin()：表示要进行变换的源序列的起始位置。

第二个参数s1.end()：表示要进行变换的源序列的结束位置（不包含该位置）。

第三个参数s2.begin()：表示变换结果要存储的目标序列的起始位置。

第四个参数func：是一个函数对象（或函数指针），用于定义对每个源序列元素的变换操作。

 参数修改的区别：

如果把第三个参数s2.begin()改成s1.begin()，transform会直接在源序列s1上进行变换操作，覆盖s1中原有的元素。而原来使用s2.begin()是将变换结果存储到新的序列s2中，不会修改s1。

 

  4.实验任务4

task4.cpp：

#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";
    }     
}

// 严格区分大小写的回文判断函数
bool is_palindrome(const std::string &s) {
    int left = 0;
    int right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        if (s[left] != s[right]) {
            return false;
        }
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

// 不区分大小写的回文判断函数
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    int left = 0;
    int right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        // 将字符转换为小写后比较
        if (tolower(s[left]) != tolower(s[right])) {
            return false;
        }
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

 运行结果：

 

 

问题：

 将cin >> s改为getline(cin, s)。

 

 5.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";
    }
    std::string c;
    while (x > 0) {
        int a = x % n;
        char b;
        if (a < 10) {
            b = '0' + a;
        } else {
            b = 'A' + a - 10;
        }
        c.push_back(b);
        x = x / n;
    }
    std::reverse(c.begin(), c.end());
    return c;
}

 

运行结果：

 

 6.实验任务6

task6.cpp：

#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip> 
using namespace std;

int main() {
    string k = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    cout << "   ";  
    for (char c : k) {
        cout << c << " ";
    }
    cout << endl;
    for (int i = 1; i <= 26; ++i) {
        cout << setw(2) << i << " ";
        for (char c : k) {
            char g = 'A' + (c - 'a' + i) % 26;
            cout << g << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}
    

 

运行结果：

 

 

 7.实验任务7

task7.cpp：

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

using namespace std;

int main() {
    srand(static_cast<unsigned int>(time(0)));

    int correctCount = 0;

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        int num1 = rand() % 10 + 1;
        int num2 = rand() % 10 + 1;
        int op = rand() % 4;

        if (op == 1) {
            if (num1 < num2) {
                swap(num1, num2);
            }
        }
        else if (op == 3) {
            while(1) {
                num1 = num2 * (rand() % 10 + 1);
                if (num1 > 10 || num1 == 0) {
                    num1 = rand() % 10 + 1;
                    num2 = rand() % 10 + 1;
                }
                else
                    break;
            }
        }
        int userAnswer, correctAnswer;

        switch (op) {
            case 0:
                cout << num1 << " + " << num2 << " = ";
                correctAnswer = num1 + num2;
                break;
            case 1:
                cout << num1 << " - " << num2 << " = ";
                correctAnswer = num1 - num2;
                break;
            case 2:
                cout << num1 << " * " << num2 << " = ";
                correctAnswer = num1 * num2;
                break;
            case 3:
                cout << num1 << " / " << num2 << " = ";
                correctAnswer = num1 / num2;
                break;
        }

        cin >> userAnswer;

        if (userAnswer == correctAnswer) {
            correctCount++;
        }
    }

    double accuracy = static_cast<double>(correctCount) / 10 * 100;
    cout << "正确率：" << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl;

    return 0;
}

 

 

 运行结果：