Test1

任务一

源代码

// 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);
} 

测试结果

测试结论

问题1：reverse和reverse_copy有什么区别？

答：reserve是不需要新的容器而实现反转，reserve_copy需要新的容器放新反转的数据。

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：采用循环置换的方法，将元素进行“环”循环搬运。三个参数分别是循环区间的起点，循环的切分点，循环区间的终点。

任务二

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;

    // 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;
}

测试结果

实验结论

问题1：generate算法的作用是什么？

答：对数组对象用随机生成数进行填充，随机生成的数可以用generate_random_number（）来约束。

问题2：minmax_element 和min_element 、max_element 相比，有什么优势？

答：minmax_element在遍历一次可以找到最大值和最小值，而用min_element和max_element需要遍历两次，时间复杂度相对较小。

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？

generate(v0.begin(), v0.end(), [](){return std::rand()%101;}); 

答：适用于当前语境使用，不会被多次调用。

任务三

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';
}

测试结果

实验结论

问题1：自定义函数func功能是什么？

答：使得字母‘z’变成‘a’，‘Z’变成‘A’，其他字母向后变换，不是字母原样返回。

问题2：tolower和toupper功能分别是什么？

答：分别是将大写字母转小写和小写字母转大写。

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： 转换的开始，转换的结尾，转换放置的容器，转换规则。把转换后的字符串又放到了s1，这时s2为空。

任务四

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";
    }
}

// 函数is_palindrome定义
bool is_palindrome(const std::string &s)
{
    std::string s1(s.size(), ' ');
    std::reverse_copy(s.begin(), s.end(), s1.begin());
    return s == s1;
}

// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
    std::string s1(s.size(), ' ');
    std::transform(s.begin(), s.end(), s1.begin(), ::tolower);
    std::string s2(s.size(), ' ');
    std::reverse_copy(s1.begin(), s1.end(), s2.begin());
    return s2 == s1;
}

测试结果

实验结论

问题1：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：

    std::string s;
    std::getline(std::cin, s); 

任务五

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
std::string dec2n(int x, int n)
{
    const char *digits = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    if (n < 2 || n > 36)
        return "没有实现" + std::to_string(n) + "进制转换";

    if (x == 0)
        return "0";

    std::string result;
    while (x > 0)
    {
        int t = x % n;
        result += digits[t];
        x /= n;
    }
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}

测试结果

任务六

源代码

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

void test()
{
    std::string s = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    std::cout << "  ";
    for (auto &c : s)
        std::cout << ' ' << c;
    std::cout << '\n';
    std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper);
    for (int i = 1; i <= 26; ++i)
    {
        std::rotate(s.begin(), s.begin() + 1, s.end());
        std::cout << std::setw(2) << i;
        for (auto &c : s)
            std::cout << ' ' << c;
        std::cout << '\n';
    }
}

int main()
{
    test();
    return 0;
}

测试结果

任务七

源代码

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iomanip>

class Question
{
public:
    Question(int x, int y);
    ~Question() = default;
    void print() const
    {
        std::cout << a << ' ' << op << ' ' << b << " = ";
    }
    bool check(int user_answer) const
    {
        return user_answer == answer;
    }

private:
    int a, b, answer;
    char op;
    static const char ops[4];
};

const char Question::ops[4] = {'+', '-', '*', '/'};

Question::Question(int x, int y) : a(x), b(y)
{
    int op_index = rand() % 4;
    op = ops[op_index];
    if (op == '+')
    {
        answer = a + b;
    }
    else if (op == '-')
    {
        if (a < b)
            std::swap(a, b);
        answer = a - b;
    }
    else if (op == '*')
    {
        answer = a * b;
    }
    else
    {
        if (b == 0)
            b = rand() % 10 + 1;
        while (a % b != 0)
        {
            a = rand() % 11;
            b = rand() % 10 + 1;
        }
        answer = a / b;
    }
}

int main()
{
    srand(time(0));
    const int N = 10;
    int correct_count = 0;
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        int a = rand() % 11;
        int b = rand() % 11;
        Question q(a, b);
        q.print();
        int user_answer;
        std::cin >> user_answer;
        if (q.check(user_answer))
        {
            ++correct_count;
        }
    }
    double rate = 100.0 * correct_count / N;
    std::cout << "正确率：" << std::fixed << std::setprecision(2) << rate << "%";
    return 0;
}

测试结果