实验6_CPP

任务1

源代码

contestant.hpp

#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.cpp

#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;
}

task.cpp

#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();
}

运行测试结果

问题回答

问题1

(1)std::ostream是std::cout和std::ofstream的基类，std::ostream类型的引用可以绑定到这两个派生类，所以可以同时接受。
(2)不需要改动write()。

问题2

(1)将结果保存到文件，或者从文件读取信息时，文件没有正常打开时会抛出错误。
(2)异常被catch(const std::exception &e)捕获。处理是打印错误信息，终止该函数运行。

问题3

可以换成给出的lambda表达式，功能、性能、结果均一致。个人认为此处使用lambda表达式会导致代码可读性降低一些，不太适合。

问题4

(1)运行结果出现数据误读，学号、解题数、罚时数据混乱。

有字段缺失时会把后面的数据读进缺失的字段所在的位置，导致混乱。
(2)可以将在读取每个contestant时整行读取到一个字符串中，再从字符串里面用sstream重新解析读到contestant对象中，如果发现有缺失，则不将这个对象放入vector容器中。

任务2

源代码

student.hpp

#pragma once

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

class Student {
public:
    Student() = default;
    Student(int id0, std::string name0, std::string major0, int grade0);
    ~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

#include "student.hpp"

Student::Student(int id0, std::string name0, std::string major0, int grade0) : id{ id0 }, name{ name0 }, major{ major0 }, grade{ grade0 } {}

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 << std::left;
    os << std::setw(15) << s.id;
    os << std::setw(15) << s.name;
    os << std::setw(15) << s.major;
    os << std::setw(15) << 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

#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <algorithm>
#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

#include "stumgr.hpp"

bool StuCheckBoundary(int id, int grade)
{
    if (id < 1000 || id > 1100)
    {
        //std::cerr << "invalid ID: " << id << std::endl;
        return false;
    }
    if (grade < 0 || grade > 100)
    {
        //std::cerr << "invalid grade: " << grade << std::endl;
        return false;
    }
    return true;
}

void StuMgr::load(const std::string& file)
{
    std::ifstream ifs(file);
    if (!ifs)
    {
        throw std::runtime_error("fail to load" + file);
        std::cerr << "[ERROR]FILE LOAD FAIL\n";
    }

    std::string trash_line;
    std::getline(ifs, trash_line);

    std::string line;
    int linenum = 0;
    while (std::getline(ifs, line))
    {
        std::istringstream iss(line);
        linenum++;
        int id;
        std::string name;
        std::string major;
        int grade;
        iss >> id >> name >> major >> grade;
        if (iss.fail() || !iss.eof())
        {
            std::cerr << "[ERROR] LINE " << linenum << " FORMAT WRONG\n";
            //throw std::runtime_error("[ERROR] LINE " + std::to_string(linenum) + " FORMAT WRONG");
            continue;
        }//解析失败或者字段过少会触发fail， 剩余字段过多会触发eof()即解析完后流中还有剩余数据

        if (!StuCheckBoundary(id, grade))
        {
            std::cerr << "[ERROR] LINE " << linenum << " DATA OUT OF RANGE\n";
            //throw std::runtime_error("[ERROR] LINE " + std::to_string(linenum) + " DATA OUT OF RANGE");
            continue;
        }

        students.emplace_back(id, name, major, grade);
    }

}

inline bool cmp_stu(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::sort()
{
    std::sort(students.begin(), students.end(), cmp_stu);
}

void StuMgr::print() const
{
    write(std::cout);
}

void StuMgr::save(const std::string& file) const
{
    std::ofstream os(file);
    if (!os)
    {
        std::cerr << "[ERROR]FILE OPEN FAIL\n";
        throw std::runtime_error("fail to open" + file);
    }
    write(os);
}

void StuMgr::write(std::ostream& os) const
{
    for (const auto& stu : students)
    {
        os << stu << '\n';
    }
}

task2.cpp

#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();
}

运行测试结果

一些改动

给student加了一个普通构造函数给emplace_back()用，在load或者save中打开文件失败时会抛出错误，直接终止程序。
当load读取数据时，直接读一行的数据到isstream，然后把这一行的数据解析出来，用iss.fail()和!iss.eof()来判断是否有数据缺失，或数值是否越界。
这两项检测都通过时，再传入vector.emplace_back。如果没有通过的话，这一行的数据就会被跳过，顺便用cerr给出错误的点。
给sort排规则的时候不想用lambda，我还是觉得写一个函数的可读性高:)

Conclusion

可视化的错误处理确实会给代码和数据的维护带来极大的方便。CPP中输入输出流的多态可以使面对多种输出的场景简单很多。
应该是最后一个实验了吧，想感谢一下老师和助教，能把上课学到的知识用出来，自己再去琢磨没搞懂的点，最后代码终于跑起来，感觉是痛并快乐着的过程 :😃
辛苦助教仔细看我的破烂代码 XD