实验四
实验任务一
GradeCalc.hpp
#pragma once #include <vector> #include <array> #include <string> class GradeCalc { public: GradeCalc(const std::string &cname); void input(int n); // 录入n个成绩 void output() const; // 输出成绩 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) int min() const; // 返回最低分（如成绩未录入，返回-1) int max() const; // 返回最高分 （如成绩未录入，返回-1) double average() const; // 返回平均分 （如成绩未录入，返回0.0) void info(); // 输出课程成绩信息 private: void compute(); // 成绩统计 private: std::string course_name; // 课程名 std::vector<int> grades; // 课程成绩 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段人数占比 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 };
GradeCalc.cpp
#include <algorithm> #include <array> #include <cstdlib> #include <iomanip> #include <iostream> #include <numeric> #include <string> #include <vector> #include "GradeCalc.hpp" GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname):course_name{cname},is_dirty{true} { counts.fill(0); rates.fill(0); } void GradeCalc::input(int n) { if(n < 0) { std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; std::exit(1); } grades.reserve(n); int grade; for(int i = 0; i < n;) { std::cin >> grade; if(grade < 0 || grade > 100) { std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; continue; } grades.push_back(grade); ++i; } is_dirty = true; // 设置脏标记：成绩信息有变更 } void GradeCalc::output() const { for(auto grade: grades) std::cout << grade << ' '; std::cout << std::endl; } void GradeCalc::sort(bool ascending) { if(ascending) std::sort(grades.begin(), grades.end()); else std::sort(grades.begin(), grades.end(), std::greater<int>()); } int GradeCalc::min() const { if(grades.empty()) return -1; auto it = std::min_element(grades.begin(), grades.end()); return *it; } int GradeCalc::max() const { if(grades.empty()) return -1; auto it = std::max_element(grades.begin(), grades.end()); return *it; } double GradeCalc::average() const { if(grades.empty()) return 0.0; double avg = std::accumulate(grades.begin(), grades.end(), 0.0)/grades.size(); return avg; } void GradeCalc::info() { if(is_dirty) compute(); std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", "[60, 70)", "[70, 80)", "[80, 90)", "[90, 100]"}; for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; } void GradeCalc::compute() { if(grades.empty()) return; counts.fill(0); rates.fill(0.0); // 统计各分数段人数 for(auto grade:grades) { if(grade < 60) ++counts[0]; // [0, 60) else if (grade < 70) ++counts[1]; // [60, 70) else if (grade < 80) ++counts[2]; // [70, 80) else if (grade < 90) ++counts[3]; // [80, 90) else ++counts[4]; // [90, 100] } // 统计各分数段比例 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) rates[i] = counts[i] * 1.0 / grades.size(); is_dirty = false; // 更新脏标记 }
task1.cpp
#include <iostream> #include <string> #include "GradeCalc.hpp" void test() { GradeCalc c1("OOP"); std::cout << "录入成绩:\n"; c1.input(5); std::cout << "输出成绩:\n"; c1.output(); std::cout << "排序后成绩:\n"; c1.sort(); c1.output(); std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; c1.info(); } int main() { test(); }
#问题1.std::string course_name; 功能：存储课程名称；
std::vector<int> grades; 功能：动态存储多个学生的成绩，是统计分析的核心数据来源；
std::array<int,5> counts; 功能：固定存储5个分数段的人数，用于统计各分数段分数；
std::array<double> rates; 功能：固定存储5个分数段的人数占比，用于展示分数段分布比例；
bool is_dirty; 功能：标记成绩数据是否变更，控制compute的触发时机，避免重复计算。
#问题2.不合法 第2行：inupt拼写错误，应该是input；
第3行：push_back 是 std::vector<int>grades 的成员函数，而 grades 是 GradeCalc 的私有成员，外部无法直接访问，只能通过类提供的 input 接口间接添加成绩。
#问题3.(1)调用1次； is_dirty 作用：通过标记成绩数据grades是否发生变更，若变更，调用info时会触发compute重新统计，若未变更，则直接复用之前的统计结果，避免重复计算。
(2)不需要，理由：只需在函数内修改grades[index]后，将is_dirty 的值设为true即可，我认为也可以修改，在update_grade(index, new_grade)；这行代码后面调用compute也行。
#问题4.直接在info函数中添加
if (!grades.empty()) {
std::vector<int> temp = grades;
std::sort(temp.begin(), temp.end());
double a;
int size = temp.size();
if (size % 2 == 1) {
a = temp[size / 2];
} else {
a = (temp[size/2 - 1] + temp[size/2]) / 2.0;
}
std::cout << "中位数:\t" << a << std::endl;
}
#问题5.不能；再次统计时。
#问题6.（1）不会有影响；
（2）会。reserve()是预分配内存，没有的话，当vector容量不足时需重新分配，降低效率。
实验任务二
GradeCalc.hpp
#pragma once #include <array> #include <string> #include <vector> class GradeCalc : private std::vector<int> { public: GradeCalc(const std::string& cname); void input(int n); // 录入n个成绩 void output() const; // 输出成绩 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) int min() const; // 返回最低分 int max() const; // 返回最高分 double average() const; // 返回平均分 void info(); // 输出成绩统计信息 private: void compute(); // 计算成绩统计信息 private: std::string course_name; // 课程名 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80,90), [90, 100] std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段占比 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 };
GradeCalc.cpp
#include <algorithm> #include <array> #include <cstdlib> #include <iomanip> #include <iostream> #include <numeric> #include <string> #include <vector> #include "GradeCalc.h" GradeCalc::GradeCalc(const std::string& cname) : course_name{ cname }, is_dirty{ true } { counts.fill(0); rates.fill(0); } void GradeCalc::input(int n) { if (n < 0) { std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; return; } this->reserve(n); int grade; for (int i = 0; i < n;) { std::cin >> grade; if (grade < 0 || grade > 100) { std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; continue; } this->push_back(grade); ++i; } is_dirty = true; } void GradeCalc::output() const { for (auto grade : *this) std::cout << grade << ' '; std::cout << std::endl; } void GradeCalc::sort(bool ascending) { if (ascending) std::sort(this->begin(), this->end()); else std::sort(this->begin(), this->end(), std::greater<int>()); } int GradeCalc::min() const { if (this->empty()) return -1; return *std::min_element(this->begin(), this->end()); } int GradeCalc::max() const { if (this->empty()) return -1; return *std::max_element(this->begin(), this->end()); } double GradeCalc::average() const { if (this->empty()) return 0.0; double avg = std::accumulate(this->begin(), this->end(), 0.0) / this->size(); return avg; } void GradeCalc::info() { if (is_dirty) compute(); std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; const std::array<std::string, 5> grade_range{ "[0, 60) ", "[60, 70)", "[70, 80)", "[80, 90)", "[90, 100]" }; for (int i = grade_range.size() - 1; i >= 0; --i) std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i] * 100 << "%\n"; } void GradeCalc::compute() { if (this->empty()) return; counts.fill(0); rates.fill(0); // 统计各分数段人数 for (int grade : *this) { if (grade < 60) ++counts[0]; // [0, 60) else if (grade < 70) ++counts[1]; // [60, 70) else if (grade < 80) ++counts[2]; // [70, 80) else if (grade < 90) ++counts[3]; // [80, 90) else ++counts[4]; // [90, 100] } // 统计各分数段比例 for (int i = 0; i < rates.size(); ++i) rates[i] = counts[i] * 1.0 / this->size(); is_dirty = false; }
task2.cpp
#include <iostream> #include <string> #include "GradeCalc.h" void test() { GradeCalc c1("OOP"); std::cout << "录入成绩:\n"; c1.input(5); std::cout << "输出成绩:\n"; c1.output(); std::cout << "排序后成绩:\n"; c1.sort(); c1.output(); std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; c1.info(); } int main() { test(); }
#问题1.class GradeCalc : private std::vector<int>;
#问题2.（1）不会（2）不能，采用私有继承。
#问题3.继承：直接复用基类的接口
组合：通过成员变量调用其接口
#问题4.组合；组合方式只需修改内部实现，不影响公共接口
实验任务三
Graph.hpp
#pragma once #include <string> #include <vector> enum class GraphType { circle, triangle, rectangle }; class Graph { public: virtual void draw() {} virtual ~Graph() = default; }; // Circle类声明 class Circle : public Graph { public: void draw(); }; // Triangle类声明 class Triangle : public Graph { public: void draw(); }; // Rectangle类声明 class Rectangle : public Graph { public: void draw(); }; // Canvas类声明 class Canvas { public: void add(const std::string& type); // 根据字符串添加图形 void paint() const; // 使用统一接口绘制所有图形 ~Canvas(); // 手动释放资源 private: std::vector<Graph*> graphs; }; // 4. 工具函数 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s); // 字符串转枚举类型 Graph* make_graph(const std::string& type); // 创建图形，返回堆对象指针
Graph.cpp
#include <algorithm> #include <cctype> #include <iostream> #include <string> #include "Graph.h" // Circle类实现 void Circle::draw() { std::cout << "draw a circle...\n"; } // Triangle类实现 void Triangle::draw() { std::cout << "draw a triangle...\n"; } // Rectangle类实现 void Rectangle::draw() { std::cout << "draw a rectangle...\n"; } // Canvas类实现 void Canvas::add(const std::string& type) { Graph* g = make_graph(type); if (g) graphs.push_back(g); } void Canvas::paint() const { for (Graph* g : graphs) g->draw(); } Canvas::~Canvas() { for (Graph* g : graphs) delete g; } // 工具函数实现 // 字符串 → 枚举转换 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s) { std::string t = s; std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), [](unsigned char c) { return std::tolower(c); }); if (t == "circle") return GraphType::circle; if (t == "triangle") return GraphType::triangle; if (t == "rectangle") return GraphType::rectangle; return GraphType::circle; // 缺省返回 } // 创建图形，返回堆对象指针 Graph* make_graph(const std::string& type) { switch (str_to_GraphType(type)) { case GraphType::circle: return new Circle; case GraphType::triangle: return new Triangle; case GraphType::rectangle: return new Rectangle; default: return nullptr; } }
task3.cpp
#include <string> #include "Graph.h" void test() { Canvas canvas; canvas.add("circle"); canvas.add("triangle"); canvas.add("rectangle"); canvas.paint(); } int main() { test(); }
#问题1.组合：std::vector<Graph*>graphs;功能存储多个图形对象的指针；
继承：class Circle : public Graph
class Triangle : public Graph
class Rectangle : public Graph
#问题2.（1）无论g指向哪个派生类对象，都会调用基类Graph中的draw()，导致结果相同；
（2）始终调用Graph::draw(),无法调用派生类中的draw()函数；
（3）删除派生类对象时，调用基类Graph的析构函数，而不会调用派生类的析构函数，~Graph() 未声明成虚函数时无法释放派生类对象；
#问题3. Graph.hpp类声明、enum添加 Graph.cpp类定义
#问题4.（1）Canvas调用析构函数时；
（2）利：可以直接控制：可以精确控制内存分配和释放时机； 弊端：容易产生内存泄漏，可能对同一指针多次调用delete。
实验任务四
问题场景描述： 统一管理不同玩具，新增玩具类型，组合电池功能
关系：继承： MusicBear，GlowRabbit公有继承Toy
组合： Toy 包含 玩具名称，玩具类型成员
Toy.hpp
#pragma once #include <string> #include <iostream> #include <vector> // 玩具基类 class Toy { public: Toy(const std::string& name, const std::string& type) : name_(name), type_(type) {} virtual ~Toy() = default; // 纯虚函数：特异功能 virtual void specialAbility() const = 0; // 获取玩具信息 std::string getName() const { return name_; } std::string getType() const { return type_; } private: std::string name_; // 玩具名称 std::string type_; // 玩具类型 }; // 具体玩具：音乐毛绒熊 class MusicBear : public Toy { public: MusicBear(const std::string& name) : Toy(name, "毛绒玩具-音乐熊"), volume_(5) {} void specialAbility() const override { std::cout << getName() << "：播放欢快的儿歌（音量：" << volume_ << "）" << std::endl; } private: int volume_; // 音量 }; // 具体玩具：发光兔子 class GlowRabbit : public Toy { public: GlowRabbit(const std::string& name) : Toy(name, "毛绒玩具-发光兔"), brightness_(3) {} void specialAbility() const override { std::cout << getName() << "：发出柔和的彩色光（亮度：" << brightness_ << "）" << std::endl; } private: int brightness_; // 亮度 }; // 玩具工厂类（组合多个玩具） class ToyFactory { public: ~ToyFactory() { for (auto toy : toys_) { delete toy; } } // 添加玩具 void addToy(Toy* toy) { if (toy) toys_.push_back(toy); } // 显示所有玩具信息 void showAllToys() const { std::cout << "\n===== 玩具工厂所有玩具 =====" << std::endl; for (const auto& toy : toys_) { std::cout << "名称：" << toy->getName() << " | 类型：" << toy->getType() << " | 特异功能："; toy->specialAbility(); } } private: std::vector<Toy*> toys_; // 组合多个玩具 };
Toy.cpp
#include "Toy.hpp"
demo4.cpp
#include "Toy.hpp" void test() { ToyFactory factory; factory.addToy(new MusicBear("快乐小熊")); factory.addToy(new GlowRabbit("星空小兔")); factory.showAllToys(); } int main() { test(); return 0; }
浙公网安备 33010602011771号