实验1

实验任务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 << "\n测试2: \n";
    test2();
    std::cout << "\n测试3: \n";
    test3();
}

template <typename T>
void output(const T &c) {
    for(auto &i : c)
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
}

void test1() {
    using namespace std;
    string s0{"0123456789"};
    cout << "s0 = " << s0 << endl;
    string s1(s0);
    reverse(s1.begin(), s1.end());
    cout << "s1 = " << s1 << endl;
    string s2(s0.size(), ' ');
    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};
    rotate(v1.begin(), v1.begin()+1, v1.end());
    cout << "v1: "; output(v1);
    vector<int> v2{v0};
    rotate(v2.begin(), v2.begin()+2, v2.end());
    cout << "v2: "; output(v2);
    vector<int> v3{v0};
    rotate(v3.begin(), v3.end()-1, v3.end());
    cout << "v3: "; output(v3);
    vector<int> v4{v0};
    rotate(v4.begin(), v4.end()-2, v4.end());
    cout << "v4: "; output(v4);
}

运行结果：

问题1：reverse 和 reverse_copy 有什么区别？

 答：     reverse是将字符串原地反转，会修改原容器内容；

             reverse_copy是将字符串反转后复制到另外一个容器中，不会对原容器产生改变。

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是将元素进行循环旋转，将第一个参数和第二个参数之间的数据（包含第一个参数所代表的数据）依次移到第三个参数所代表的数据后面。

             第一个参数：旋转范围的起始位置

             第二个参数：旋转后的第一个元素的位置

             第三个参数：旋转范围的末尾元素的后一个位置

 

实验任务2：

源代码：

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

template<typename T>
void output(const T &c);

int generate_random_number();
void test1();
void test2();

int main() {
    std::srand(std::time(0)); 
    std::cout << "测试1: \n";
    test1();
    std::cout << "\n测试2: \n";
    test2();
}

template <typename T>

void output(const T &c) {
    for(auto &i: c)
    std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
}

int generate_random_number() {
    return std::rand() % 101;
}

void test1() {
    using namespace std;
    vector<int> v0(10); 
    generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number); 
    cout << "v0: "; output(v0);
    vector<int> v1{v0};
    sort(v1.begin(), v1.end()); 
    cout << "v1: "; output(v1);
    vector<int> v2{v0};
    sort(v2.begin()+1, v2.end()-1); 
    cout << "v2: "; output(v2);
}

void test2() {
    using namespace std;
    vector<int> v0(10);
    generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
    cout << "v0: "; output(v0);

    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;

    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;
}

运行结果：

问题1：generate 算法的作用是什么？

 答：    将generate_random_number生成的随机数依次赋值给容器中每一个元素。

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

 答：    minmax_element 只需要遍历一次就能找到最大最小值，而min_element 、 max_element 共需要遍历两次； minmax_element能减少遍历的开销，且代码行数减少，更简洁

问题3：把代码中函数 generate_random_number 的声明（line12）和定义（line32-34）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：   效果等同；

           lambda适用于代码简洁的函数中，可以简化代码，无需重复，[]（）{}中[]用于捕获外部变量，（）包含参数列表，{}包含函数体，有具体逻辑。

 

实验任务3：

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';
}

运行结果：

问题1：自定义函数 func 功能是什么？

 答：     func 用于对单个字符的转换，即向下一个字母移动，如果到边界，则循环至第一个字母。

问题2：tolower 和 toupper 功能分别是什么？

 答：     tolower是将大写字母转换为对应的小写字母，原来小写字母保持不变；

             toupper是将小写字母转换为对应的大写字母，原来大写字母保持不变。

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：     s1.begin()为输入元素的起点，s1.end()为输入元素的终点，s2.begin()为转换后元素的起点位置，func为操作函数；

             s2.begin()是将转换后元素保存到新容器中，对于原容器元素不会改变，而 s1.begin()是在原容器中进行修改，会覆盖原容器元素。

 

实验任务4：

源代码：

#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";
}
}
bool is_palindrome(const std::string &s){
    for(int i=0;i<s.size()/2;i++){
        if(s[i]!=s[s.size()-i-1])
        return false;
    } 
    return true; 
}
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s){
    std::string s1;
    for(auto c: s)
    s1 += std::toupper(c); 
    return is_palindrome(s1);
}

运行结果：

观察与思考：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：              cin>>s改成getline(cin,s)。

 

 

实验任务5：

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";
}
}
std::string dec2n(int x,int n) {
    if (x == 0) {
        return "0";
    }
    std::string s;
    while(x>0){
        if(x%n<10){
            s+='0'+x%n;
        }
        else
        s+='A'+x%n-10;
        x/=n;
    }
    std::reverse(s.begin(),s.end());
    return s; 
}

运行结果：

 

 

实验任务6：
源代码：

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

int main() {
    std::string s; 
    std::string s1;
    for (char c = 'a'; c <= 'z'; c++) {
        s+=c;
    }
    std::cout<<right<<std::setw(2)<<" ";
    for(auto c: s){
        std::cout << std::right << std::setw(2) <<c;
        s1 += std::toupper(c);
    }
    cout<<endl; 
    for(int i=1;i<=26;i++){
         std::cout << std::right << std::setw(2) << i;
         std::rotate(s1.begin(),s1.begin() + 1,s1.end());
         for(auto c: s1){
            std::cout << std::right << std::setw(2) <<c;
    }
    cout<<endl; 
    }
    return 0;
}

运行结果：

 

实验任务7：

源代码：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
using namespace std;

char getsign(int sign){
    switch(sign){
        case 0:return'+';
        case 1:return'-';
        case 2:return'*';
        case 3:return'/';
        default: return 0;
    }
}

int calculate(int sign,int num1,int num2){
    switch(sign){
        case 0:return num1+num2;
        case 1:return num1-num2;
        case 2:return num1*num2;
        case 3:return num1/num2;
        default: return 0;
    }
} 

int main() {
    srand(time(0)); 
    int num1,num2;
    int count=0; 
    int ans; 
    for(int i=0;i<10;i++){
        int sign=rand()%4;
        bool get = false;
        while(!get){
            num1=rand()%10+1;
            num2=rand()%10+1;
            if(sign==1&&num1<num2){
                get=false;
            }
            else if(sign==3&&num1%num2!=0)
            get=false;
            else
            get=true; 
        } 
        cout<<num1<<getsign(sign)<<num2<<'=' ;
        cin>>ans;
        cout<<endl;
        if(ans==calculate(sign,num1,num2)){
            count++;
        }
    }
    cout<<"正确率：" <<fixed<<setprecision(2)<<count/10.00*100<<"%" <<endl;
}

运行结果：

 

 

 

 总结：通过这次实验，我对c++自带标准库组件了解了更多，同时也逐渐学会应用它解决问题，同时自身代码能力也有了一定的提升。