Test6

任务一

源代码

contestant.hpp

点我展开代码

#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;
}

utils.hpp

点我展开代码

#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;
}

task1.cpp

点我展开代码

#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();
}

结果展示

实验结论

问题1：流操作与代码复用

观察print()与save()的实现，均在内部调用write()：

（1）write()的参数类型是std::ostream&，它为什么能同时接受std::cout和 std::ofstream对象作为实参？

答：std::ostream&是输出流的基类接口，std::cout是一个std::ostream对象，而std::ofstream继承自std::basic_ostream<char>，用基类引用作为形参，可以实现多态复用。

（2）如果要把结果写到其他设备，只要该设备也提供std::ostream接口，还需改动write()吗？

答：不需要。因为题意明确表示了该设备也提供std::ostream接口。

问题2：异常处理与捕获

在代码中找到两处throw语句，说明：

（1）什么情况下会抛出异常；

答：在save()中：

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

在load()中：

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

（2）异常被谁捕获、做了哪些处理。

答：在app()的try { ... } catch (const std::exception& e)中被捕获。
处理是输出错误信息std::cerr << e.what() << '\n'，然后return(终止该函数)，避免程序崩溃。

问题3：替代写法

函数app中std::sort(contestants.begin(), contestants.end(), cmp_by_solve);

参数cmp_by_solve换成下面的lambda表达式是否可以？功能、性能、结果是否一致？

[](const Contestant& a, const Contestant& b) {
                  return a.solved != b.solved ? a.solved > b.solved
                                             : a.penalty < b.penalty;}

答：可以。功能、性能、结果一致。
两种方式逻辑一致，都会被当作内联函数进行调用，功能、性能、结果应该是一致的。

问题4：数据完整性与代码健壮性

把in_file改成"./data_bad.txt"（内含空白行或字段缺失），重新编译运行：

（1）观察运行结果有什么问题？给出测试截图并分析原因。

答：
数据错位混乱：第一条记录 Thomas 的解题数显示为 8，罚时显示为 204942078。
原因：data_bad.txt 中该记录 204942076 Thomas 未来专业6 缺少解题数和罚时
流提取器在读取时失败，试图从下一行继续读取，导致第9行的数据（8 204942078 Jennie...）被误读成了 Thomas 的字段。
部分数据被跳过或损坏：刚才的缺失字段导致流的提取器进入失败状态，后续数据（9 204942079 Tibby...和10 204942080 Vermont...）被跳过了。

（2）思考：如何修改函数std::vector<Contestant> load(const std::string& filename)，使

其提示出错行号并跳过有问题的数据行，同时让程序继续执行？（选答*）

答：

// 从文件读取信息（跳过标题行，并处理坏数据）
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;
    int lineN = 2; // 从标题后第一行开始计数

    while (std::getline(is, line))
    {
        // 跳过空白行
        if (line.empty())
        {
            ++lineN;
            continue;
        }

        std::istringstream ist(line);
        int seq;
        Contestant t;

        // 尝试解析当前行
        if (!(ist >> seq >> t.id >> t.name >> t.major >> t.solved >> t.penalty))
        {
            std::cerr << "Warning: bad data at line " << lineN
                      << ": " << line << " (skipped)\n";
            ++lineN;
            continue;
        }

        v.push_back(t);
        ++lineN;
    }

    return v;
}

任务二

源代码

student.hpp

点我展开代码

#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
};

student.cpp

点我展开代码

#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 << s.id << "\t" << s.name << "\t" << s.major << "\t" << s.grade;
    return os;
}

std::istream &operator>>(std::istream &is, Student &s)
{
    is >> s.id >> s.name >> s.major >> s.grade;
    return is;
}

stumgr.hpp

点我展开代码

#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;
};

stumgr.cpp

点我展开代码

#include "stumgr.hpp"
#include <fstream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <iostream>
void StuMgr::load(const std::string &file)
{
    std::ifstream ifs(file);
    if (!ifs)
    {
        throw std::runtime_error("无法打开文件: " + file);
    }

    std::string line;
    // 跳过标题行
    if (!std::getline(ifs, line))
    {
        throw std::runtime_error("数据文件为空");
    }

    int lineNo = 2; // 数据从第2行开始
    while (std::getline(ifs, line))
    {
        if (line.empty())
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " empty, skipped\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        std::istringstream iss(line);
        Student s;
        if (!(iss >> s))
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " format error, skipped: " << line << "\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        if (s.get_grade() < 0 || s.get_grade() > 100)
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " grade invalid, skipped: " << line << "\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        students.push_back(s);
        ++lineNo;
    }
}
void StuMgr::sort()
{
    if (students.empty())
    {
        std::cout << "学生列表为空\n";
        return;
    }
    std::sort(students.begin(), students.end(),
              [](const Student &a, const Student &b)
              {
                  if (a.get_major() != b.get_major())
                  {
                      return a.get_major() < b.get_major();
                  }
                  return a.get_grade() > b.get_grade();
              });
}
void StuMgr::print() const
{
    if (students.empty())
    {
        std::cout << "学生列表为空\n";
        return;
    }
    write(std::cout);
}
void StuMgr::save(const std::string &file) const
{
    std::ofstream ofs(file);
    if (!ofs)
    {
        throw std::runtime_error("无法打开文件: " + file);
    }
    write(ofs);
}
void StuMgr::write(std::ostream &os) const
{
    for (const auto &s : students)
    {
        os << s << "\n";
    }
}

task2.cpp

点我展开代码

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

const std::string in_file = "./data_bad.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();
}

结果展示

实验结论

拓展（选做*）

说明为解决数据完整性、有效性，提升代码健壮性，对哪些模块做了改动。

提供改动模块的源码及使用data_bad.txt运行测试效果截图。

主要是完善了void StuMgr::load(const std::string &file)

void StuMgr::load(const std::string &file)
{
    std::ifstream ifs(file);
    if (!ifs)
    {
        throw std::runtime_error("无法打开文件: " + file);
    }

    std::string line;
    // 跳过标题行
    if (!std::getline(ifs, line))
    {
        throw std::runtime_error("数据文件为空");
    }

    int lineNo = 2; // 数据从第2行开始
    while (std::getline(ifs, line))
    {
        if (line.empty())
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " empty, skipped\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        std::istringstream iss(line);
        Student s;
        if (!(iss >> s))
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " format error, skipped: " << line << "\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        if (s.get_grade() < 0 || s.get_grade() > 100)
        {
            std::cerr << "[Warning] line " << lineNo << " grade invalid, skipped: " << line << "\n";
            ++lineNo;
            continue;
        }

        students.push_back(s);
        ++lineNo;
    }
}

实验总结

流复用：write(std::ostream&)统一输出接口，既支持std::cout也支持std::ofstream，通过基类引用实现复用。
异常处理：文件打开失败在load()/save()抛runtime_error，app()中统一捕获并打印错误，程序安全退出。
排序逻辑：非捕获lambda与命名比较函数等价、性能一致。
坏数据问题：纯流式提取易因缺字段产生错位、无行号定位。改为“逐行读取 + 行内解析 + 校验 + 跳过”，输出带行号的警告，继续处理后续数据。