实验一
任务一
源代码
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#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);
}
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问题
1.reverse：原地反转，直接修改原容器中[first, last)区间内元素，原序列会被改变。
reverse_copy：不会修改原序列，将[first, last)内元素反转后，复制到目标迭代器d_first指向的新容器中，保留原始数据。
2.功能：对[first, last)区间做旋转，将[first, middle)和[middle, last)两个子区间互换位置。
三个参数：
（1） first：区间起始迭代器
（2） middle：旋转后整个序列的新起点迭代器
（3）last：区间末尾的后一位迭代器（左闭右开）
举例：序列1,2,3,4,5，rotate (begin, 指向 3 的迭代器，end)，结果为3,4,5,1,2。
任务二
源代码
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#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;
}
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问题
1.generate (first, last, gen)：对[first, last)区间内每一个元素，调用生成器函数gen，将 gen 返回的值依次赋值给区间内的元素，用来批量填充容器。
2.minmax_element只遍历一次序列，同时返回最小值与最大值的迭代器；连续调用 min_element、max_element 需要遍历两次序列。minmax_element 减少遍历次数，时间效率更高。
3.效果等同。原来generate_random_number是独立的普通函数；替换的[](){return std::rand()%101;}是 lambda 表达式。lambda 可以就地定义匿名函数，直接作为 generate 的生成器，不用单独写函数声明和定义，代码更紧凑，不用额外命名函数。两者在这里都是无参、返回随机整数的可调用对象，给 generate 填充数据，运行效果一致。
任务三
源代码
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#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';
}
运行截图
问题
1.func 是一个一元转换函数，接收一个字符，对字符做自定义处理（本实验一般为大小写转换 / 字符变换），作为 transform 的回调，用来逐个处理序列里的元素。
2.tolower：将大写英文字母转为对应的小写字母，非字母字符保持原样。
toupper：将小写英文字母转为对应的大写字母，非字母字符保持原样。
3.原型：transform(first1, last1, d_first, op)
（1） first1：源序列起始迭代器
（2）last1：源序列末尾后一位迭代器，代表处理区间[first1, last1)
（3） d_first：目标容器起始迭代器，用来存放转换后的结果
（4）op：一元操作函数 / 可调用对象，作用于源序列每一个元素
第 3 参数为s2.begin()：转换结果写入 s2，原字符串 s1 保持不变。
改成s1.begin()：转换结果直接写回 s1 本身，原地修改原字符串 s1。
任务四
源代码
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#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)
{
return std::equal(s.begin(), s.begin() + s.size()/2, s.rbegin());
}
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
return std::equal(s.begin(), s.begin() + s.size()/2, s.rbegin(),
[](char a, char b){
return tolower(a) == tolower(b);
});
}
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问题
把cin >> s替换为getline(cin, s)，cin >> s遇到空格就停止读取；getline(cin,s)可以读取一整行，包含空格，直到回车换行结束。
任务五
源代码
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#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)
{
const char table[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
std::string res;
if(x == 0)
{
return "0";
}
while(x > 0)
{
int rem = x % n;
res += table[rem];
x = x / n;
}
std::reverse(res.begin(), res.end());
return res;
}
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任务六
源代码
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#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout << " ";
for(char c = 'a'; c <= 'z'; c++)
{
cout << c << " ";
}
cout << endl;
for(int i = 1; i <= 26; i++)
{
cout << i;
if(i < 10)
cout << " ";
for(int j = 0; j < 26; j++)
{
char ch = 'A' + (i + j) % 26;
cout << ch << " ";
}
cout << endl;
}
return 0;
}
运行截图
任务七
源代码
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#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
srand((unsigned int)time(0));
int rightCount = 0;
const int total = 10;
for(int i = 0; i < total; i++)
{
int a, b;
char op;
int ans;
int opCode = rand() % 4;
a = rand() % 10 + 1; // [1,10]
b = rand() % 10 + 1;
switch(opCode)
{
case 0: // 加法
op = '+';
ans = a + b;
break;
case 1: // 减法，保证 a >= b
op = '-';
if(a < b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
ans = a - b;
break;
case 2: // 乘法
op = '*';
ans = a * b;
break;
case 3: // 除法，能整除
op = '/';
// 如果不能整除，重新生成b直到可以整除
while(a % b != 0)
{
b = rand() %10 +1;
}
ans = a / b;
break;
}
int userInput;
cout << a << " " << op << " " << b << " = ";
cin >> userInput;
if(userInput == ans)
{
rightCount++;
}
}
double rate = 100.0 * rightCount / total;
cout << "正确率: " << fixed << setprecision(2) << rate << "%" << endl;
return 0;
}
运行截图
总结
本次 C++ 程序设计实验，我依次完成进制转换、维吉尼亚密码对照表打印、小学生算术自动出题评测等程序编写。通过练习，巩固了循环结构、分支判断、随机数生成、函数默认参数、字符运算等知识点。
在编写代码的过程中，我学会根据题目约束条件增加逻辑判断：减法要保证被减数大于等于减数，除法需要满足整除；同时掌握了随机种子srand(time(0))的用法，实现每次运行产生不同的随机题目。也理解了字符在计算机中以 ASCII 码存储，能够利用字符偏移实现字母表循环移位。
调试程序时发现很多问题来自细节：比如默认参数只能写在函数声明而不能重复写在函数定义中、浮点数输出保留小数需要引入<iomanip>头文件，这些细节很容易造成编译报错或者输出格式不符合要求。
本次实验让我体会到，写程序前要先梳理清楚需求边界，再分步实现，写完后设计多组测试用例验证。还有一些地方可以优化，例如算术题程序可以增加错题重练功能，密码表程序可以扩展加密解密功能。后续我会继续练习，提升代码阅读和排错能力。
浙公网安备 33010602011771号