实验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);
}

任务1

问题1：reverse和reverse_copy有什么区别？

答：reverse是将目标字符串直接反转，而reverse_copy是将原字符串反转后复制到目标字符串上

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：第一个参数是操作的起始位置，第二个参数是操作后要到最后一个位置的字符，第三个参数是操作的终止位置，rotate算法是按照循环移动的方式最终将第二个参数移动到字符串元素的末尾

 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算法的作用是什么？

答：给选定范围内的元素赋值

问题2：minmax_element和分别调用min_element、max_element相比，有什么优势？

答：一步就可以同时算出最大值和最小值，节省了时间

问题3：查询generate第3个参数[](){return std::rand()%101;}用法，与使用自定义函数generate_random_number相比，lambda表达式适用场景是什么？

答：逻辑简单，临时使用一次的场景，能够迅速访问

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：自定义函数func功能是什么？

答：将原字符替换为它后一个字符

问题2：tolower和toupper功能分别是什么？

答：tolower能将大写字母替换为小写字母，toupper能将小写字母替换为大写字母

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：第一个参数是操作的起始位置，第二个参数是操作的终止位置，第三个参数是将上面选定的范围复制到的位置，第四个参数是执行的操作；修改后s2不变，s1改变为修改前的s2

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){
    std::string s1(s);
    reverse(s1.begin(),s1.end());
    if(s1==s){
        return true;
    }
    else{
        return false;
    }
}
// 函数is_palindrome_ignore_case定义
// 待补足
// ×××
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s){
    std::string s1;
    for(auto c:s){
        s1+=tolower(c);
    }
    std::string s2(s1);
    reverse(s2.begin(),s2.end());
    if(s2==s1){
        return true;
    }
    else{
        return false;
    }
}

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：使用getline函数

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){
    std::string s; 
    int i=0;
    if(x==0){
        return "0";
    }
    else{
        while(x){
            if(x%n<=9){
                s+=x%n+48;
            }
            else{
                int y=x%n;
                s+=y-10+'A';
            }
        x/=n;
        }
        reverse(s.begin(),s.end());
        return s;
    }
    
}

任务6

#include<iostream>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<iomanip>
#include<cctype>
using namespace std;
unsigned char func(unsigned char c);
int main(){
    string s{"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"},s1;
    int i=1,j=0;
    cout<<"   ";
    for(auto c:s){
        cout<<c<<" ";
        s1+=toupper(c);
    }
    cout<<endl;
    while(i<=26){
        cout<<setw(2)<<i;
        string s2(s1.size(),' ');
        transform(s1.begin(),s1.end(),
                    s2.begin(),
                    func);
        s1=s2;
        for(auto c:s1){
            cout<<" "<<c;
        }
        cout<<endl;
        i++;
    }
    return 0;
}
unsigned char func(unsigned char c) {
    if(c == 'Z')
        return 'A';
     if(isalpha(c))
         return static_cast<unsigned char>(c+1);
    return c;
}

任务7

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iomanip>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

using namespace std;
int generate_random_number(int n);
int main(){
    srand(time(0));
    int n=10,count=0,ans;
    while(n--){
        int a,b,c;
        c=generate_random_number(4);
        if(c==1){
            a=generate_random_number(10);
            b=generate_random_number(10);
            cout<<a<<"+"<<b<<"=";
            cin>>ans;
            if(ans==a+b){
                count++;
            }
        } 
        else if(c==2){
            a=generate_random_number(10);
            b=generate_random_number(10);
            while(a<b){
                a=generate_random_number(10);
                b=generate_random_number(10);
            }
            cout<<a<<"-"<<b<<"=";
            cin>>ans;
            if(ans==a-b){
                count++;
            }
        }
        else if(c==3){
            a=generate_random_number(10);
            b=generate_random_number(10);
            cout<<a<<"*"<<b<<"=";
            cin>>ans;
            if(ans==a*b){
                count++;
            }
        }
        else if(c==4){
            a=generate_random_number(10);
            b=generate_random_number(10);
            while(b==0||a%b!=0){
                a=generate_random_number(10);
                b=generate_random_number(10);
            }
            cout<<a<<"/"<<b<<"=";
            cin>>ans;
            if(ans==a/b){
                count++;
            }
        }
    }
    cout<<"正确率："<<(double(count)/10)*100<<"%"<<endl;
    return 0;
} 
int generate_random_number(int n) {
         return rand()%n+1;
}