实验结论
实验任务1
- 源代码task1.cpp
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// 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);
}
- 测试截图
- 回答问题
1.reverse是将字符串自身反转，直接修改原容器；reverse_copy是将一个字符串的反转结果复制到选定的另一个字符串，被反转字符串本身不做改变，不改变原容器，结果存新容器。
2.rotate(begin,mid,end)是先将[mid,end)的元素移到最前，再将[begin,mid)的元素接在后面，从而实现元素的整体移位。
其中begin是区间起始迭代器
mid是新序列的第一个元素所在迭代器
end是区间的末尾迭代器
实验任务2
- 源代码task2.cpp
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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;
}
- 测试截图
- 回答问题
1.generate作用是调用generate_random_number(),将返回值依次填充到迭代器区间的每一个元素，该代码里的实际作用是在指定vector容器的10个位置依次放入一个0-100的随机数。
2. minmax_element和分别调用min_element，max_element相比只需要遍历序列一遍，同时得到最大最小值；而分别调用min_element，max_element需要遍历2遍分别得出最小值和最大值，相比之下minmax_element效率更高。
3.效果相同，使用lambda匿名函数，不用单独声明定义一个全局函数，就地写就地使用。lambda表达式适用函数简短逻辑简单，不需要复用只需使用一次。
实验任务3
- 源代码task3.cpp
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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';
}
-
测试截图
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-
回答问题
1.func将每个英文字母循环右移一位，z绕回a，Z绕回A，整体上看是将整个字符串左移了一位。
2.tolower将大写英文字母转为小写字母，如果本身不是大写字母，字符保持不变；toupper将小写英文字母转为大写字母，如果本身不是小写字母，字符保持不变。
3.transform（参数1，参数2，参数3，参数4）中
参数1是源容器起始迭代器；
参数2是源容器末尾迭代器；
参数3是目标容器起始迭代器；
参数4是对每一个元素执行的变换函数；
如果把s2.begin改成s1.begin，那么就是将s1原地修改，s1的元素被变换后并写入s1;原来是将s1的元素变换后写入s2，s1不变。
实验任务4
- 源代码task4.cpp
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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";
}
}
// 函数is_palindrome定义
bool is_palindrome(const std::string &s){
std::string rev_s(s.size(), ' ');
std::reverse_copy(s.begin(),s.end(),rev_s.begin());//将s反转结果存入 rev_s
return s == rev_s;
}
// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
std::string temp(s.size(), ' ');
// 全部转小写
std::transform(s.begin(), s.end(), temp.begin(),
[](unsigned char c){ return tolower(c); });
std::string rev_temp(s.size(), ' ');
std::reverse_copy(temp.begin(),temp.end(),rev_temp.begin());//将temp反转结果存入 rev_temp
return temp == rev_temp;
}
-
测试截图
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-
回答问题
1.将while(cin>>s)改为while(getline(cin,s))读取整行直到换行符。
实验任务5
- 源代码task5.cpp
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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";
}
}
// 函数dec2n定义
std::string dec2n(int x, int n ){
std::string chars = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
std::string res;
if(x == 0)
{
return "0";
}
while(x)
{
int r = x % n;
res += chars[r];
x /= n;
}
std::reverse(res.begin(), res.end());
return res;
}
- 测试截图
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实验任务6
- 源代码task6.cpp
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#include<iostream>
#include <cctype>
#include<algorithm>
#include<iomanip>
using namespace std;
unsigned char func(unsigned char c);
void output(string s);
int main(){
string s1="abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
cout<<" ";
output(s1);
transform(s1.begin(), s1.end(), s1.begin(),
[](unsigned char c){ return toupper(c); });//全部转成大写
for(int i=1;i<=26;i++){
transform(s1.begin(), s1.end(), s1.begin(),func);//整体左移一位
cout<<setw(2)<<i;
output(s1);
}
return 0;
}
unsigned char func(unsigned char c) {
if(c == 'z')
return 'a';
if(c == 'Z')
return 'A';
if(isalpha(c))
return static_cast<unsigned char>(c+1);
return c;
}
void output(string s){
for(auto c:s){
cout<<setw(2)<<c;
}
cout<<endl;
}
- 测试截图
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实验任务7
- 源代码task7.cpp
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#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
srand(time(0));
int count = 0;//记录正确题数
string op="+-*/";
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
int a,b,ans;
a = rand() % 10 + 1;
b = rand() % 10 + 1;
char opchar;
opchar = op[rand() % 4];
if(opchar == '+')
ans = a + b;
else if(opchar == '-')//减法：如果a<b则交换a和b
{
if(a < b)
swap(a,b);
ans = a - b;
}
else if(opchar == '*')
ans = a * b;
else //除法：如果a<b则先交换a和b，再减去余数，使得a能被b整除
{
if(a < b)
{
swap(a,b);
}
a -= a % b ;
ans = a / b;
}
int userInput;
cout << a << " " << opchar << " " << b << " = ";
cin >> userInput;
if(userInput == ans)
count++;
}
double rate = 100.0 * count /10;
cout << "正确率：" << fixed << setprecision(2) << rate << "%" << endl;
return 0;
}
- 测试截图
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实验总结
本次实验系统学习并使用了C++ STL常用容器与标准算法，熟练掌握了string字符串、vector动态数组的基本操作，深入理解了迭代器在算法遍历、区间操作中的核心作用，收获颇丰。
通过回文字符串判断、十进制转任意进制、密码表生成、随机四则运算出题等综合案例，巩固了字符串处理、随机数生成、数据合法性校验的编程思维。尤其是在四则运算出题中，通过交换操作数、修正余数的方式规范减法、除法运算，学会了在随机生成数据时手动约束数据合法性，提升了代码严谨性。
本次实验也让我认识到迭代器是STL的核心，所有标准算法都依托迭代器实现通用操作，大幅降低了容器操作的代码复杂度。
通过本次实验，我掌握了常用STL的使用场景与编程技巧，提升了代码规范化、逻辑严谨性。
浙公网安备 33010602011771号