实验1 现代C++编程初体验
#实验结论
##任务1
###1.源代码
#include <iostream> #include <string> #include <vector> #include <algorithm> 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 << "测试2: \n"; test2(); std::cout << "测试3: \n"; test3(); } template <typename T> void output(const T &c){ for(auto &i : c) std::cout << i << ' '; #注意：单引号''中是空格，而不是什么都没有 std::cout << '\n'; } 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; } 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); } 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); }
###2.运行及测试截图
###3.回答问题
问题1：reverse和reverse_copy有什么区别
答：reverse改变原数组，而reverse_copy仅对原数组副本进行操作，原数组不变
问题2：rotate 算法是如何改变元素顺序的？它的三个参数分别代表什么？
答:rotate(v1.begin(), v1.begin()+1, v1.end());
参数含义：v1.begin:旋转的起始位置，即从v1的第一个元素开始，
v1.begin()+1:旋转的支点，旋转后这个元素会移到容器开头，
v1.end：旋转结束位置，一直旋转到这个位置为止
如何改变：将原数组拆成两段，并交换这两段的位置，类似于把绳子从中间剪断后把前一段放到后一段后面
##任务2
###1.源代码
#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; 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; }
###2.运行测试截图
###3.回答问题
问题1：generate 算法的作用是什么？
答：int generate_random_number() {
return std::rand() % 101;
}
生成区间[0,101)范围内的一个随机数
问题2：minmax_element 和分别调用 min_element 、 max_element 相比，有什么优势？
答：用一个函数实现了两个函数的功能，更加简洁方便，减少代码量
问题3：把代码中函数 generate_random_number 的声明（line13）和定义（line35-37）注释起来，把两处调用改成如下写法，观察效果是否等同？查阅c++中lambda表达式用法。
// test1()模块和test2()模块： generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number); ---->改成 generate(v0.begin(), v0.end(), [](){return std::rand()%101;});
答：等同，更改后运行结果如下
##任务3
###1.源代码
#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'; }
###2.运行测试截图
###3.回答问题
问题1：自定义函数 func 功能是什么？
答：判断是否是字符，是则将字符向后+1，（a变b,A变B），当字符是Z或z返回到A或a
问题2：tolower 和 toupper 功能分别是什么？
答：tolower：将输入字符强制转换为小写，toupper：将输入字符强制转换为大写
问题3：transform 的4个参数意义分别是什么？如果把第3个参数 s2.begin() 改成 s1.begin() ，有何区别？
答：std::transform(s1.begin(), s1.end(),s2.begin(),func);
s1.begin：输入范围的开始迭代位置
s1.end：输入范围的结束迭代位置
s2.begin：目标容器的开始迭代位置，转换后的结果从该处开始储存
func：函数对象
区别：s1.begin对s1字符串本身进行操作
s2.begin对s1的副本s2进行操作，s1本身不变
##任务4
###1.源代码
#include <iostream> #include <string> #include <algorithm> #include <cctype> bool is_palindrome(const std::string &s); bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s); unsigned char func(unsigned char c); 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"; } } 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; } bool is_palindrome(const std::string &s){ using namespace std; string t=s; reverse(t.begin(),t.end()); return t == s; } bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s){ std::string s2; for(auto c: s) s2 += std::tolower(c); return is_palindrome(s2); }
###2.运行测试截图
###3.回答问题：
使用 cin >> s 输入时，输入的字符串中不能包含空格。如果希望测试字符串包含空格（如 hello oop ），代码应如
何调整？
答：将输入方式从 cin >> s 改为读取整行输入的 getline(cin, s)。因为 cin >> s 会以空白字符（空格、回车等）作为分隔符，遇到空格就会停止读取，而 getline 可以读取一整行内容（包括空格），直到遇到换行符为止。
修改之后效果如下
##任务5
###1.源代码
#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 ){ using namespace std; int y=x; string result; while (y > 0) { int remainder = y % n; // 将余数转换为字符（0-9用'0'-'9'，n及以上用'A'-'Z'） if (remainder < 10) { result += '0' + remainder; // 0-9：直接加'0'偏移 } else { result += 'A' + (remainder - 10); // n及以上：用A-Z表示（10->A，11->B...） } y = y / n; // 继续处理商 } reverse(result.begin(), result.end()); return result; }
###2.运行测试截图
##任务6
###1.源代码
#include <iostream> #include <string> #include <algorithm> #include <iomanip> using namespace std; 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; } int main(){ int i,j; char c; string s; cout <<setw(3)<<' '; for(c='a';c<='z';c++) { cout <<c<<' '; s+=std::toupper(c); } cout <<'\n'; for(i=1;i<=26;i++){ cout<<setw(2)<<i<<' '; std::transform(s.begin(), s.end(),s.begin(), func); for(j=1;j<=26;j++) cout<<s[j-1]<<' '; cout<<'\n';} }
###2.运行测试截图
##任务7
###1.源代码
#include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> #include <iomanip> using namespace std; int main() { // 初始化随机数种子 srand((time(0))); int correctCount = 0; const int totalQuestions = 10; for (int i = 0; i < totalQuestions; ++i) { // 生成两个 1 到 10 之间的随机整数，+1避免了出现0（0作为乘法和除法因子都比较麻烦） int num1 = rand() % 10 + 1; int num2 = rand() % 10 + 1; // 生成随机运算符（0：加，1：减，2：乘，3：除） int op = rand() % 4; // 确保减法中 num1 >= num2 if (op == 1) { if (num1 < num2) { swap(num1, num2); } } // 确保除法中 num1 能被 num2 整除 else if (op == 3) { num1 = num2 * (rand() % 10 + 1); } // 计算正确结果 double correctResult = 0.0; char opChar = ' '; switch (op) { case 0: correctResult = num1 + num2; opChar = '+'; break; case 1: correctResult = num1 - num2; opChar = '-'; break; case 2: correctResult = num1 * num2; opChar = '*'; break; case 3: correctResult = (num1) / num2; opChar = '/'; break; } //显示题目 cout << num1 << " " << opChar << " " << num2 << " = "; double userAnswer; cin >> userAnswer; // 判断答案是否正确 if (userAnswer == correctResult) { correctCount++; } } // 计算并显示正确率 double accuracy = static_cast<double>(correctCount) / totalQuestions * 100; cout << "正确率: " << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl; return 0; }
###2.运行测试截图
#实验总结
1.收获：学会使用<algorithm>库中常用的函数，认识到丰富的库函数可以让我们用较少的代码实现复杂的功能，体会到了面对对象编程和c语言编程的不同
2.疑问：实际编码中我想实现某个功能，怎么知道这个功能有没有相应库函数呢，这么多又不可能全部记住
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