实验1

任务1

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// 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);
}

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• 回答问题
  问题1
  reverse直接修改自身元素，没有输出目标迭代器，不产生新副本，原容器内容被改变
  reverse_copy不修改源区间，源容器保持原样，目标容器需要提前分配好足够空间
  问题2
  first是旋转区间起点
  middle是新的首元素位置
  last是旋转区间终点
  规则是把区间 [first, last) 分成两段：[first, middle) 和 [middle, last)
  旋转之后顺序变成：[middle, last) 拼接 [first, middle)

任务2

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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;
}

• 运行测试截图

• 回答问题
  问题1
  generate-遍历区间 [first, last)，对区间里每一个元素调用传入的生成函数 gen()，把 gen() 的返回值赋值给当前元素。
  问题2
  min_element、max_element分开写要遍历序列两次，一次找最小、一次找最大；数据量大的时候开销更大。
  minmax_element只遍历一次序列，同时找出最小值迭代器和最大值迭代器。
  问题3
  效果等同
  lambda例
  []不捕获任何外部变量。()无参数。省略返回类型，编译器自动推导为int。大括号内是函数逻辑。
  优点：不需要单独定义、命名一个全局函数，逻辑就地写在调用处，代码更紧凑。

任务3

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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';
}

• 运行测试截图

• 回答问题
  问题1
  对输入字符做字母后移一位：小写z→a，大写Z→A，其他英文字母：ASCII +1（A→B，b→c，I→J……），非字母（空格、数字、标点）：原样返回，不改变
  问题2
  tolower(c)字母转小写，不是字母则不变
  toupper(c)字母转大写，不是字母则不变
  问题3
  irst1：源区间起始迭代器
  last1：源区间末尾迭代器
  dest：目标写入位置起始迭代器
  op：变换函数 / 可调用对象，每个源元素都会传给 op，返回值写到目标位置
  变换结果直接覆盖回原字符串s1，s1 本身被修改，不需要单独准备 s2 空间

任务4

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#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;
    // ¶à×éÊäÈë,Ö±µ½°´ÏÂCtrl+Z½áÊø²âÊÔ
    while(cin >> s) {
        cout << boolalpha
        << "Çø·Ö´óСд: " << is_palindrome(s) << "\n"
        << "²»Çø·Ö´óСд: " << is_palindrome_ignore_case(s) << "\n\n";
    }
    return 0;
}

bool is_palindrome(const std::string &s)
{
    std::string rev(s);
    std::reverse(rev.begin(), rev.end());
    return rev == s;
}

bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
    std::string temp;
    for(auto ch : s)
    {
        temp += static_cast<char>(std::tolower(static_cast<unsigned char>(ch)));
    }
    std::string rev(temp);
    std::reverse(rev.begin(), rev.end());
    return rev == temp;
}

• 运行代码截图

• 回答问题
  问题1
  改用getline(cin,s)

任务5

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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 << "Ê®½øÖÆ: " << x << '\n'
                  << "¶þ½øÖÆ: " << dec2n(x) << '\n'
                  << "°Ë½øÖÆ: " << dec2n(x, 8) << '\n'
                  << "Ê®¶þ½øÖÆ: " << dec2n(x, 12) << '\n'
                  << "Ê®Áù½øÖÆ: " << dec2n(x, 16) << '\n'
                  << "ÈýÊ®¶þ½øÖÆ: " << dec2n(x, 32) << "\n\n"; 
    }
}

std::string dec2n(int x, int n)
{
    if(x == 0)
    {
        return "0";
    }
    const char 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;
}

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任务6

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#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>

int main()
{
    std::string base = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

    for (int i = 0; i < 26; ++i)
    {
        std::cout << i + 1 << " ";

        std::string line = base;
        std::rotate(line.begin(), line.begin() + i, line.end());

        for (size_t j = 0; j < line.size(); ++j)
        {
            if (j > 0)
            {
                std::cout << " ";
            }
            std::cout << line[j];
        }

        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

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任务7

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

int main()
{
    std::srand(std::time(nullptr)); 
    const int total = 10;
    int correct = 0;

    for(int i = 0; i < total; ++i)
    {
        int a, b;
        int op;
        int ans_real;

        while(true)
        {
            a = std::rand() % 10 + 1;
            b = std::rand() % 10 + 1;
            op = std::rand() % 4;

            if(op == 1) 
            {
                if(a >= b)
                {
                    ans_real = a - b;
                    break;
                }
            }
            else if(op == 3) 
            {
                if(a % b == 0)
                {
                    ans_real = a / b;
                    break;
                }
            }
            else if(op == 0) 
            {
                ans_real = a + b;
                break;
            }
            else if(op == 2) 
            {
                ans_real = a * b;
                break;
            }
        }

        char op_ch;
        if(op == 0) op_ch = '+';
        else if(op == 1) op_ch = '-';
        else if(op == 2) op_ch = '*';
        else op_ch = '/';

        std::cout << a << op_ch << b << "=";
        int user_ans;
        std::cin >> user_ans;

        if(user_ans == ans_real)
        {
            correct++;
        }
    }

    double rate = static_cast<double>(correct) / total * 100.0;
    std::cout << "ÕýÈ·ÂÊ:" << std::fixed << std::setprecision(2) << rate << "%" << std::endl;
    return 0;
}

• 运行代码截图