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实验1 现代c++编程初体验

news 2025/10/12 16:35:10

1.实验任务1

程序源代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <vector>
 4 #include <algorithm>
 5 
 6 template<typename T>
 7 void output(const T& c);
 8 
 9 void test1();
10 void test2();
11 void test3();
12 
13 int main() {
14     std::cout << "测试1: \n";
15     test1();
16 
17     std::cout << "\n测试2: \n";
18     test2();
19 
20     std::cout << "\n测试3: \n";
21     test3();
22 }
23 
24 template<typename T>
25 void output(const T& c) {
26     for (auto &i : c) {
27         std::cout << i << ' ';
28     }
29     std::cout << '\n';
30 }
31 
32 void test1() {
33     std::string s0{ "0123456789" };
34     std::cout << "s0 = " << s0 << std::endl;
35 
36     std::string s1(s0);
37     std::reverse(s1.begin(), s1.end());
38     std::cout << "s1 = " << s1 << std::endl;
39 
40     std::string s2(s0.size(), ' ');
41     std::reverse_copy(s0.begin(), s0.end(), s2.begin());
42     std::cout << "s2 = " << s2 << std::endl;
43 }
44 
45 void test2() {
46     std::vector<int> v0{ 2,0,4,9 };
47     std::cout << "v0: ";
48     output(v0);
49 
50     std::vector<int> v1{ v0 };
51     std::reverse(v1.begin(), v1.end());
52     std::cout << "v1: ";
53     output(v1);
54 
55     std::vector<int> v2{ v0 };
56     std::reverse_copy(v0.begin(), v0.end(), v2.begin());
57     std::cout << "v2: ";
58     output(v2);
59 }
60 
61 void test3() {
62     std::vector<int> v0{ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
63     std::cout << "v0: ";
64     output(v0);
65 
66     std::vector<int> v1{ v0 };
67     std::rotate(v1.begin(), v1.begin() + 1, v1.end());
68     std::cout << "v1: ";
69     output(v1);
70 
71     std::vector<int> v2{ v0 };
72     std::rotate(v2.begin(), v2.begin() + 2, v2.end());
73     std::cout << "v2: ";
74     output(v2);
75 
76     std::vector<int> v3{ v0 };
77     std::rotate(v3.begin(), v3.end() - 1, v3.end());
78     std::cout << "v3: ";
79     output(v3);
80 
81     std::vector<int> v4{ v0 };
82     std::rotate(v4.begin(), v4.end() - 2, v4.end());
83     std::cout << "v4: ";
84     output(v4);
85 }

运行结果截图

f51b91c0cadcac84b1314e9a9f56e6ab

问题1：reverse和reverse_copy有什么区别？

reverse用于直接修改原来容器中的元素使其倒序排列,而reverse_copy用于讲原容器中的元素反转后拷贝到另一容器中

问题2：rotate算法如何改变元素位置？他的三个参数分别代表什么？

rotate算法共有三个参数，rotate(first,middle,last)，rotate算法将[first,middle)中的元素放置在[middle,last)区间中的元素后，同时保持两个范围内元素顺序，first和last是要旋转元素范围的迭代器对，middle是应出现在旋转范围开头的元素。

 

2.实验任务2

程序源代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <vector>
 3 #include <algorithm>
 4 #include <numeric>
 5 #include <iomanip>
 6 #include <cstdlib>
 7 #include <ctime>
 8 
 9 template<typename T>
10 void output(const T& c);
11 
12 int generate_random_number();
13 void test1();
14 void test2();
15 
16 int main() {
17     std::srand(std::time(0));
18 
19     std::cout << "测试1: \n";
20     test1();
21 
22     std::cout << "\n测试2: \n";
23     test2();
24 }
25 
26 template<typename T>
27 void output(const T& c) {
28     for (auto& i : c) {
29         std::cout << i << ' ';
30     }
31     std::cout << '\n';
32 }
33 
34 int generate_random_number() {
35     return std::rand() % 101;
36 }
37 
38 void test1() {
39     std::vector<int> v0(10);
40     std::generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
41     std::cout << "v0: ";
42     output(v0);
43 
44     std::vector<int> v1{ v0 };
45     std::sort(v1.begin(), v1.end());
46     std::cout << "v1: ";
47     output(v1);
48 
49     std::vector<int> v2{ v0 };
50     std::sort(v2.begin() + 1, v2.end() - 1);
51     std::cout << "v2: ";
52     output(v2);
53 }
54 
55 void test2() {
56     std::vector<int> v0(10);
57     std::generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number);
58     std::cout << "v0: ";
59     output(v0);
60 
61     auto min_iter = std::min_element(v0.begin(), v0.end());
62     auto max_iter = std::max_element(v0.begin(), v0.end());
63     std::cout << "最小值: " << *min_iter << std::endl;
64     std::cout << "最大值: " << *max_iter << std::endl;
65 
66     auto ans = std::minmax_element(v0.begin(), v0.end());
67     std::cout << "最小值: " << *(ans.first) << std::endl;
68     std::cout << "最大值: " << *(ans.second) << std::endl;
69 
70     double avg1 = std::accumulate(v0.begin(), v0.end(), 0.0) / v0.size();
71     std::cout << "均值: " << std::fixed << std::setprecision(2) << avg1 << std::endl;
72 
73     std::sort(v0.begin(), v0.end());
74     double avg2 = std::accumulate(v0.begin() + 1, v0.end() - 1, 0.0) / (v0.size() - 2);
75     std::cout << "去掉最大值、最小值后均值: " << std::fixed << std::setprecision(2) << avg2 << std::endl;
76 }

运行结果截图

bfda3347fb1c886f2056da17118a7fe8

 

问题1：generate算法的作用是什么？

generate(first,last,g)，将区间[first,last)内的每个元素赋值为给定函数对象g的生成值

问题2：minmax_element和分别调用min_element、max_element相比，有什么优势？

minmax_element只需遍历容器依次即可找出最小值和最大值，而分别调用min_element和max_element需要遍历两次，前者更加省时

问题3：观察不同写法效果是否等同

0e46595c4e69f42acc731f5676f53d2f

如图，能达到同样效果，lambda表达式可替代逻辑简单、代码量小的函数

 

3.实验任务3

程序源代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <algorithm>
 4 #include <cctype>
 5 
 6 unsigned char func(unsigned char c);
 7 void test1();
 8 void test2();
 9 
10 int main() {
11     std::cout << "测试1：字符串大小写转换\n";
12     test1();
13 
14     std::cout << "\n测试2：字符变换\n";
15     test2();
16 }
17 
18 unsigned char func(unsigned char c) {
19     if (c == 'z') {
20         return 'a';
21     }
22 
23     if (c == 'Z') {
24         return 'Z';
25     }
26 
27     if (std::isalpha(c)) {
28         return static_cast<unsigned char>(c + 1);
29     }
30 
31     return c;
32 }
33 
34 void test1() {
35     std::string s1{ "Hello World 2049!" };
36     std::cout << "s1 = " << s1 << '\n';
37 
38     std::string s2;
39     for (auto c : s1) {
40         s2 += tolower(c);
41     }
42     std::cout << "s2 = " << s2 << '\n';
43 
44     std::string s3;
45     for (auto c : s1) {
46         s3 += toupper(c);
47     }
48     std::cout << "s3 = " << s3 << '\n';
49 }
50 
51 void test2() {
52     std::string s1{ "I love cosmos!" };
53     std::cout << "s1 = " << s1 << '\n';
54 
55     std::string s2(s1.size(), ' ');
56     std::transform(
57         s1.begin(), s1.end(),
58         s2.begin(),
59         func);
60     std::cout << "s2 = " << s2 << '\n';
61 }

运行结果截图

a44d5437c217403ce49d32f562607a4d

问题1：func功能是什么？

功能是对所有字符进行循环后移一位的操作，如果是z和Z，分别变换为a和A

问题2：tolower和toupper的功能

tolower将字母转化成其对应的小写字母，toupper将字母转化成其对应的大写字母

问题3：transform参数含义及参数修改变化

transform(first1,last1,first2,unary_op)，first1和last1是要转换元素源范围的迭代器对，first2是要转换的第二个元素范围的开头，unary_op是一元操作函数对象

把实验中s2.begin()改成s1.begin()，直接在原容器s1中进行元素覆盖存储，s1原元素丢失

 

4.实验任务4

程序源代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <algorithm>
 4 
 5 bool is_palindrome(const std::string& s);
 6 bool is_palindrome_ignore_case(const std::string& s);
 7 
 8 int main() {
 9     std::string s;
10     while (std::cin >> s) {
11         std::cout << std::boolalpha
12                   << "区分大小写: " << is_palindrome(s) << "\n"
13                   << "不区分大小写: " << is_palindrome_ignore_case(s) << "\n\n";
14     }
15 }
16 
17 bool is_palindrome(const std::string& s) {
18     int i = 0;
19     int j = s.size()-1;
20     while (i < j) {
21         if (s[i] == s[j]) {
22             i++;
23             j--;
24         }
25         else {
26             return false;
27         }
28     }
29     return true;
30 }
31 
32 bool is_palindrome_ignore_case(const std::string& s) {
33     std::string s1;
34     for (auto i : s) {
35         s1 += tolower(i);
36     }
37     return is_palindrome(s1);
38 }

运行结果截图

1381ddcd1f8115abcb6ff3095d259356

当输入的字符串中含有空格，可将std::cin>>n改为std::getline(std::cin,s)，运行结果如下

0c9f86af1ba723275bc8bc7f6f94a56b

 

5.实验任务5

程序源代码

 

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <algorithm>
 4 
 5 std::string dec2n(int x, int n = 2);
 6 
 7 int main() {
 8     int x;
 9     while (std::cin >> x) {
10         std::cout << "十进制: " << x << '\n'
11                   << "二进制: " << dec2n(x) << '\n'
12                   << "八进制: " << dec2n(x, 8) << '\n'
13                   << "十二进制: " << dec2n(x, 12) << '\n'
14                   << "十六进制: " << dec2n(x, 16) << '\n'
15                   << "三十二进制: " << dec2n(x, 32) << "\n\n";
16     }
17 }
18 
19 std::string dec2n(int x, int n) {
20     if (x == 0) {
21         return "0";
22     }
23 
24     std::string result;
25     std::string base{ "0123456789ABCDEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZ" };
26     while (x) {
27         int temp = x % n;
28         result += base[temp];
29         x /= n;
30     }
31     std::reverse(result.begin(), result.end());
32     return result;
33 }

运行结果截图

fc08fe0f1d24525a6c3db8f4598e567d

 

6.实验任务6

程序源代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <algorithm>
 4 #include <iomanip>
 5 
 6 int main() {
 7     std::string base;
 8     for (int i = 0; i < 26; i++) {
 9         base += static_cast<char>(97 + i);
10     }
11 
12     std::cout << "   ";
13     for (int i = 0; i < 26; i++) {
14         std::cout << base[i] << " ";
15     }
16     std::cout << std::endl;
17 
18     for (int i = 1; i <= 26; i++) {
19         std::cout << std::setw(2) << i << " ";
20         std::rotate(base.begin(), base.begin() + 1, base.end());
21         for (int j = 0; j < 26; j++) {
22             std::cout << static_cast<char>(toupper(base[j])) << " ";
23         }
24         std::cout << std::endl;
25     }
26 }

运行结果截图

f336419b584d0dcd7ba382e284f2fe5e

 

7.实验任务7

程序源代码

 

 1 #include <iostream>
 2 #include <vector>
 3 #include <ctime>
 4 #include <cstdlib>
 5 #include <iomanip>
 6 
 7 int get_random_number(int left,int right);
 8 char get_random_op();
 9 int calculate(int left,int right,char op);
10 
11 int main() {
12     std::srand(std::time(0));
13     int correct_count = 0;
14     int ans;
15     for (int i = 0; i < 10; i++) {
16         int left;
17         int right;
18         char op;
19         while (1) {
20             left = get_random_number(1, 10);
21             right = get_random_number(1, 10);
22             op = get_random_op();
23 
24             if (op == '+' || op == '*' || (op == '-' && left >= right) || (op == '/' && left % right == 0)) {
25                 break;
26             }
27         }
28         std::cout << left << " " << op << " " << right << " =";
29 
30         std::cin >> ans;
31         if (ans == calculate(left, right, op)) {
32             correct_count++;
33         }
34     }
35     std::cout << "正确率：" << std::fixed << std::setprecision(2) << static_cast<double>(correct_count * 10) << "%";
36 }
37 
38 int get_random_number(int left, int right) {
39     return left + std::rand() % 10;
40 }
41 
42 char get_random_op() {
43     std::vector<char> v{ '+','-','*','/' };
44     return v[std::rand() % 4];
45 }
46 
47 int calculate(int left,int right,char op) {
48     if (op == '+') {
49         return left + right;
50     }
51     if (op == '-') {
52         return left - right;
53     }
54     if (op == '*') {
55         return left * right;
56     }
57     if (op == '/') {
58         return left / right;
59     }
60 }

运行结果截图

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实验总结

本次实验中，我学会了一系列算法的运用，如rotate、accumulate、generate等，也学会了如何去分析问题，层层深入，理解需求、分析需求、解决需求。

 

http://www.hskmm.com/?act=detail&tid=29393

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