实验六

任务1

1.实验代码

#pragma once
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <string>

struct Contestant {
    long   id;              // 学号
    std::string name;       // 姓名
    std::string major;      // 专业
    int    solved;          // 解题数
    int    penalty;         // 总罚时
};

// 重载<<
// 要求：姓名/专业里不含空白符
inline std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Contestant& c) {
    out << std::left;
    out << std::setw(15) << c.id
        << std::setw(15) << c.name
        << std::setw(15) << c.major
        << std::setw(10) << c.solved
        << std::setw(10) << c.penalty;

    return out;
}

// 重载>>
inline std::istream& operator>>(std::istream& in, Contestant& c) {
    in >> c.id >> c.name >> c.major >> c.solved >> c.penalty;

    return in;
}

#pragma once
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <vector>
#include "contestant.hpp"

// ACM 排序规则：先按解题数降序，再按罚时升序
inline bool cmp_by_solve(const Contestant& a, const Contestant& b) {
    if(a.solved != b.solved)
        return a.solved > b.solved;
    
    return a.penalty < b.penalty;
}

// 将结果写至任意输出流
inline void write(std::ostream& os, const std::vector<Contestant>& v) {
    for (const auto& x : v) 
        os << x << '\n';
}

// 将结果打印到屏幕
inline void print(const std::vector<Contestant>& v) {
    write(std::cout, v);
}

// 将结果保存到文件
inline void save(const std::string& filename, const std::vector<Contestant>& v) {
    std::ofstream os(filename);
    if (!os) 
        throw std::runtime_error("fail to open " + filename);

    write(os, v);
}

// 从文件读取信息（跳过标题行）
inline std::vector<Contestant> load(const std::string& filename) {
    std::ifstream is(filename);
    if (!is) 
        throw std::runtime_error("fail to open " + filename);

    std::string line;
    std::getline(is, line);          // 跳过标题

    std::vector<Contestant> v;
    Contestant t;
    int seq;
    while (is >> seq >> t) 
        v.push_back(t);
        
    return v;
}

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
#include "contestant.hpp"
#include "utils.hpp"

const std::string in_file = "./data.txt";
const std::string out_file = "./ans.txt";

void app() {
    std::vector<Contestant> contestants;

    try {
        contestants = load(in_file);                                      
        std::sort(contestants.begin(), contestants.end(), cmp_by_solve); 
        print(contestants);      
        save(out_file, contestants);                         
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << e.what() << '\n';
        return;
    }
}

int main() {
    app();
}

2.实验截图

 3.问题回答

1.（1）std::cout是std::ostream类的实例,std::ofstream是std::ostream的派生类,基类引用可以绑定任意派生类对象,所以write()能统一处理std::cout和std::ofsream

     (2) 不需要修改，只要新设备的输出流类继承自std::ostream，就能直接传入write()

2.第一处：

  std::ofstream os(filename);
  if (!os)
  throw std::runtime_error("fail to open " + filename);

  抛出异常情况：打开输出文件失败

  第二处：

  std::ifstream is(filename);
  if (!is)
  throw std::runtime_error("fail to open " + filename);

  抛出异常情况：打开输入文件失败

  被try-catch捕获

  try {
  contestants = load(in_file);
  std::sort(contestants.begin(), contestants.end(), cmp_by_solve);
  print(contestants);
  save(out_file, contestants);
  } catch (const std::exception& e) {
  std::cerr << e.what() << '\n';
  return;
  }

  处理：打印异常描述信息到标准错误流std::cerr，执行return终止app()函数

3.可以替代

  功能一致：内部逻辑和排序规则不变

  结果一致，逻辑一致对结果无影响

  性能一致：两者均为值传递比较，无额外开销

4.(1).

 运行结果问题：部分数据读取错误（如某参赛者的解题数 / 罚时被错误赋值），且后续多条数据记录缺失（如 Jennie、Tibby、Vermont 的数据未读取）。

原因分析：原 load () 函数采用简单的流式读取逻辑，输入流会自动忽略前导空白符；当遇到空白行 / 字段缺失行时，会错误读取下一行的有效数据填充当前字段（如将序号读为解题数、学号读为罚时）；当读取到类型不匹配的数据（如期望 int 却读到 string）时，输入流进入 fail 状态，while 循环终止，后续数据无法读取。

(2).改用 std::getline 逐行读取文件，通过 std::istringstream 解析单行数据，维护行号变量定位错误行；空行 / 格式错误行仅输出警告并跳过，不终止程序执行，保证有效数据正常读取。

inline std::vector<Contestant> load(const std::string& filename) {
     std::ifstream is(filename);
     if (!is) throw std::runtime_error("fail to open " + filename);
  
     std::string line;
     std::getline(is, line); // 跳过标题行
     std::vector<Contestant> v;
     int line_num = 1;
 
    while (std::getline(is, line)) {
        line_num++;
        if (line.empty()) { // 检测空行
            std::cerr << "警告：第" << line_num << "行为空行，跳过\n";
            continue;
        }

        Contestant t;
        int seq;
        std::istringstream iss(line);
        // 校验格式并处理
        if (!(iss >> seq >> t.id >> t.name >> t.major >> t.solved >> t.penalty)) {
            std::cerr << "错误：第" << line_num << "行格式错误，跳过\n";
            continue;
        }
        v.push_back(t);
    }
    return v;
}

任务2

1.实验代码

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

class Student {
public:
    Student() = default;
    ~Student() = default;
    
    const std::string get_major() const;
    int get_grade() const;

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Student& s);
    friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Student& s);

private:
    int id;   
    std::string  name;
    std::string  major;
    int          grade;  // 0-100
};

#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<fstream>
#include<string>
#include"student.hpp"
const std::string Student::get_major() const{
    return major;
}
int Student::get_grade() const{
    return grade;
}
std::ostream& operator<<(std::ostream& os,const Student& s){
    os<<std::left;
    os<<std::setw(15)<<s.id
       <<std::setw(15)<<s.name
       <<std::setw(15)<<s.major
       <<std::setw(15)<<s.grade;
    return os;
}
std::istream& operator>>(std::istream& is,Student& s){
    is>>s.id>>s.name>>s.major>>s.grade;
    return is;
}

#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include "student.hpp"

class StuMgr {
public:
    void load(const std::string& file);  // 加载数据文件（空格分隔）
    void sort();                         // 排序: 按专业字典序升序、同专业分数降序
    void print() const;                  // 打印到屏幕
    void save(const std::string& file) const; // 保存到文件

private:
    void write(std::ostream &os) const;  // 把数据写到任意输出流

private:
    std::vector<Student> students;
};

#include<fstream>
#include<iostream>
#include<stdexcept>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include"stumgr.hpp"
#include"student.hpp"
const std::string in_file="./data2.txt";
const std::string out_file="./ans2.txt";
void StuMgr::load(const std::string& file){
    std::ifstream is(file);
    if(!is)
        throw std::runtime_error("fail to open"+file);
    std::string line;
    std::getline(is,line);
    Student s;
    while(is>>s)
        students.push_back(s);
}
void StuMgr::sort(){
    load(in_file);
    std::sort(students.begin(),students.end(),
    [](const Student& a,const Student& b){
       return a.get_major()!=b.get_major()?a.get_major()<b.get_major()
              :a.get_grade()>b.get_grade();
    });
}
void StuMgr::print() const{
    write(std::cout);
}
void StuMgr::save(const std::string& file) const{
    std::ofstream os(file);
    if(!os)
        throw std::runtime_error("fail to open"+file);
    write(os);
}
void StuMgr::write(std::ostream &os) const{
    for(const auto& x:students)
        os<<x<<'\n';
}

#include <iostream>
#include <limits>
#include <string>
#include "stumgr.hpp"

const std::string in_file = "./data.txt";
const std::string out_file = "./ans.txt";

void menu() {
    std::cout << "\n**********简易应用**********\n"
                 "1. 加载文件\n"
                 "2. 排序\n"
                 "3. 打印到屏幕\n"
                 "4. 保存到文件\n"
                 "5. 退出\n"
                 "请选择：";
}

void app() {
    StuMgr mgr;

    while(true) {
        menu();
        int choice;
        std::cin >> choice;

        try {
            switch (choice) {
            case 1: mgr.load(in_file); 
                    std::cout << "加载成功\n"; break;
            case 2: mgr.sort(); 
                    std::cout << "排序已完成\n"; break;
            case 3: mgr.print(); 
                    std::cout << "打印已完成\n"; break;
            case 4: mgr.save(out_file); 
                    std::cout << "导出成功\n"; break;
            case 5: return;
            default: std::cout << "不合法输入\n";
            }
        }
        catch (const std::exception& e) {
            std::cout << "Error: " << e.what() << '\n';
        }
    }
}

int main() {
    app();
}

2.实验截图

 实验总结

本次实验探究了C++流操作、异常处理、算法复用及代码健壮性。理解了ostream多态特性带来的代码复用优势，掌握了文件操作异常的捕获与处理方法，验证了lambda表达式与排序函数的等价性，同时发现简单流式读取的缺陷，认识到数据校验对提升代码健壮性的重要性。