实验1 现代C++编程初体验

任务1:

源代码task1.cpp

// 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);
}

运行结果截图:

问题 1：reverse 原地反转元素，reverse_copy 反转后复制到新范围且不修改原容器。

问题 2：rotate 将 [first, middle) 与 [middle, last) 交换顺序，参数分别是范围起始、分割点、范围结束迭代器。

任务2:

源代码task2.cpp

#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;
}

运行结果截图:

generate 算法的作用：通过调用指定函数生成元素，填充给定范围内的容器（覆盖原有元素）。
minmax_element 的优势：一次遍历即可同时获取范围内的最小和最大元素，比分别调用 min_element 和 max_element 减少一次遍历，效率更高，且直接返回包含两个结果的 pair，使用更简洁。
等同

任务3:

源代码task3.cpp

#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';
}

运行结果截图:

func 将字母转为下一个字母（'z' 转 'a'，'Z' 转 'A'），非字母不变。
tolower 转小写字母，toupper 转大写字母，非字母不变。
transform 参数依次为输入起始、输入结束、输出起始、转换函数；第 3 个参数改 s1.begin() 会覆盖 s1 原内容。

任务4:

源代码task4.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cctype>

bool is_palindrome(const std::string &s);
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s);

int main() {
    using namespace std;
    string s;
    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) {
    int left = 0, right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        if (s[left] != s[right]) {
            return false;
        }
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s) {
    int left = 0, right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        char c1 = tolower(s[left]);
        char c2 = tolower(s[right]);
        if (c1 != c2) {
            return false;
        }
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

运行结果截图:

问题：用std::getline(cin, s)替代cin >> s，可输入含空格的字符串。

任务5:

源代码task5.cpp

#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) {
    if (x == 0) { 
        return "0";
    }
    std::string result;
    while (x > 0) {
        int remainder = x % n;
        char digit;
        if (remainder < 10) {
            digit = '0' + remainder;
        } else {
            digit = 'A' + remainder - 10;
        }
        result.push_back(digit);
        x = x / n;
    }
    std::reverse(result.begin(), result.end()); 
    return result;
}

运行结果截图:

任务6:

源代码task6.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;

int main() {
    string src = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    cout << src << endl;
    for (int line = 1; line <= 26; line++) {
        string cipher = src.substr(line) + src.substr(0, line);
        for (char& ch : cipher) {
            ch = toupper(ch);
        }
        printf("%2d%s\n", line, cipher.c_str());
    }

    return 0;
}

运行结果截图:

任务7:

源代码task7.cpp

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    srand(time(0));
    int correct = 0; 
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {   
        int a = rand() % 10 + 1;
        int b = rand() % 10 + 1;
        int op = rand() % 4;
        int result, user_ans;
        switch (op) {
            case 0: 
                result = a + b;
                cout << a << " + " << b << " = ";
                break;
            case 1: 
                if (a < b) swap(a, b);
                result = a - b;
                cout << a << " - " << b << " = ";
                break;
            case 2: 
                result = a * b;
                cout << a << " * " << b << " = ";
                break;
            case 3: 
                while (b == 0 || a % b != 0) {
                    b = rand() % 10 + 1;
                    a = rand() % 10 + 1;
                }
                result = a / b;
                cout << a << " / " << b << " = ";
                break;
        }
        cin >> user_ans;
        if (user_ans == result) {
            correct++;
        }
    }
    double accuracy = (double)correct / 10 * 100;
    cout << "正确率：" << fixed << setprecision(2) << accuracy << "%" << endl;

    return 0;
}

运行结果截图:

posted on 2025-10-17 19:59 mm77777 阅读(7) 评论(1) 收藏举报