实验1 现代C++编程初体验
实验任务1
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 <class T>
void output(const T &);
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 <class 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);
}
运行测试结果截图：
问题1：reverse()函数的功能是在原始的容器中将数据元素反序排列，reverse_copy()函数则将原容器中的数据元素反序拷贝到第三个参数所指容器中
问题2：rotate()函数将容器中的元素按参数指定的方式进行循环位移，第一个参数是容器的开始迭代器，第三个参数元素是容器的结束迭代器，第二个参数利用容器的迭代器位移指定数据位移方式
实验任务2
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));
std::cout << "测试1: \n";
test1();
// 添加随机种子
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;
}
运行测试结果截图：
问题1：generate()函数的功能是生成随机数填充容器
问题2：minmax_element()函数返回一个包含容器最大值最小值索引的pair对象，对比单独取值的优势是：直接将最值封装在一个对象中，命名时不必再体现最大值或最小值的性质，直接增强了相关的两个最值的联系性和安全性，避免在大型工程中因遗忘而重复取最值造成污染
问题3：将函数generate_random_number()相关代码做如下修改：
// test1()模块和test2()模块：
generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
---->改成
generate(v0.begin(), v0.end(), [](){return std::rand()%101;});
使用匿名函数表示随机数生成的控制方式，即保留了函数的安全性和内联函数的快速，减少因极少复用而导致的低性价比内存消耗，又避免在其他地方意外使用同名函数导致的编译运行错误
实验任务3
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';
}
运行测试结果截图：
问题1：自定义函数fun()的功能是将输入的字符按字典序变为下一个字符
问题2：tolower()函数将输入的字符转为小写，toupper()函数将输入字符转为大写
问题3：transform()函数前两个参数表示操作数存放的容器，第三个参数表示转化后的操作数存放的容器，第四个参数表示转化的控制方式，将第三个参数从s2.begin()改为s1.begin(),则操作后的数据存放在原容器s1中
实验任务4
task4.cpp
#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)
{
using namespace std;
for (int i = 0; i < (int)s.length() / 2; ++i)
if (s[i] != s[s.length() - i - 1])
return false;
return true;
}
// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{
using namespace std;
for (int i = 0; i < (int)s.length() / 2; ++i)
if (toupper(s[i]) != toupper(s[s.length() - i - 1]))
return false;
return true;
}
运行测试结果截图：
问题：将(cin >> s)改为getline(cin,s)即可
再次测试结果：
实验任务5
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";
}
}
// 函数dec2n定义
std::string dec2n(int x, int n)
{
std::string s;
char temp = 0;
while (x != 0)
{
temp = x % n + '0';
if (temp > '9')
temp = 'A' - 1 + temp - '9';
s.push_back(temp);
x /= n;
}
if (s.empty())
s.push_back('0');
std::reverse(s.begin(), s.end());
return s;
}
运行测试结果截图：
实验任务6
task6.cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <cctype>
#include <algorithm>
int main()
{
char temp = 'a';
std::vector<char> alpha;
std::cout << std::setw(2) << ' ';
while (temp <= 'z')
{
std::cout << std::setw(2) << temp;
alpha.push_back(std::toupper(temp++));
}
std::cout << std::endl;
for (int i = 1; i <= 26; ++i)
{
std::cout << std::setw(2) << i;
std::rotate(alpha.begin(), alpha.begin() + 1, alpha.end());
for (const auto &e : alpha)
std::cout << ' ' << e;
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
运行测试结果截图：
实验任务7
task.cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <utility>
int getFactor(int n)
{
std::srand(time(0));
std::vector<int> Fac;
for (int i = 1; i <= n; ++i)
if (n % i == 0)
Fac.push_back(i);
return Fac[std::rand() % Fac.size()];
}
int main()
{
constexpr int total = 10;
constexpr std::pair<int,int> range{1,10};
int num1, num2, ans, input, score = 0;
std::srand(time(0));
for (int i = 0; i < total; ++i)
{
num1 = std::rand() % (range.second - range.first) + range.first;
std::cout << num1 << ' ';
switch (std::rand() % 4)
{
case 0:
num2 = std::rand() % (range.second - range.first) + range.first;
ans = num1 + num2;
std::cout << '+' << ' ';
break;
case 1:
num2 = std::rand() % (num1 - range.first) + range.first;
ans = num1 - num2;
std::cout << '-' << ' ';
break;
case 2:
num2 = std::rand() % (range.second - num1) + range.first;
ans = num1 * num2;
std::cout << '*' << ' ';
break;
case 3:
num2 = getFactor(num1);
ans = num1 / num2;
std::cout << '/' << ' ';
break;
}
std::cout << num2 << ' ' << '=' << ' ';
std::cin >> input;
if (ans == input)
++score;
}
std::cout << "正确率：" << std::fixed << std::setprecision(2) << double(score) / total * 100 << '%';
return 0;
}
运行测试结果截图：
再次运行结果不同：
实验总结
C++在完全兼容C语言语法的前提下，在标准库中提供了大量常用功能的具体化实现，包括算法类与容器类，避免在编写这些常见功能的过程中出现问题，简化了底层结构的编写过程，使得使用者可以更加专注于代码功能的实现。
标准库中的函数提供了大量的具体化以增强泛用性，使得代码的灵活性更高，不必为了某个标准库实现而必须使用某种数据类型，将数据结构的选择权几乎完全交给使用者，符合C++语言相信使用者的理念。
浙公网安备 33010602011771号