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OOP-实验1

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);
}

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屏幕截图 2025-10-11 102142

  • 问题1:reversereverse_copy有什么区别?

  • 回答:reverse有两个参数,此函数将原对象反转,原对象值改变;reverse_copy有三个参数,此函数将原对象反转,并赋值给目标对象,原对象值不改变,目标对象值改变。

  • 问题2:rotate算法是如何改变元素顺序的?它的三个参数分别代表什么?

  • 回答:rotate算法将元素循环左移或右移;其第一个参数代表原范围的起始位置,第二个参数代表目标范围的起始位置,第三个参数代表原范围的终止位置。

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));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;// 创建一个动态数组对象v0, 对象大小为10vector<int> v0(10);generate(v0.begin(), v0.end(), generate_random_number); // 生成随机数填充v0cout << "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;
}

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屏幕截图 2025-10-11 104704

  • 问题1:generate算法的作用是什么?

  • 回答:generate算法以给定的生成函数为容器的某个范围进行赋值。

  • 问题2:minmax_element和分别调用min_elementmax_element相比,有什么优势?

  • 回答:其一,前者只需要一行代码即可实现功能,而后者需要两行代码,相比之下,前者的代码简洁性强;其二,从代码执行的角度上来看,前者在一次遍历中同时找到了最大值和最小值,而后者总共遍历了两次,相比之下,前者的时间复杂度更低,代码执行效率更高。

  • 问题3:查询generate 第3个参数[](){return std::rand()%101;}用法,与使用自定义函数
    generate_random_number相比,lambda表达式适用场景是什么?

  • 回答:相比之下,lambda表达式更适合用于替代自定义函数代码量不大、使用频率不高的场景。

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';
}

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屏幕截图 2025-10-11 110945

  • 问题1:自定义函数func功能是什么?

  • 回答:对输入的字符进行如下操作,若该字符不是字母,则忽略操作;若该字符为字母'z'或'Z',则对应替换为'a'或'Z';若该字符为非'z'和'Z'的字母,替换为该字符的下一个字符。

  • 问题2:tolowertoupper功能分别是什么?

  • 回答:tolower将原字符转换为对应小写字母,若原字符不是字母则忽略;toupper将原字符转换为对应大写字母,若原字符不是字母则忽略。

  • 问题3:transform的4个参数意义分别是什么?如果把第3个参数s2.begin()改成s1.begin(),有何区别?

  • 回答:transform的4个参数分别代表原字符串的首尾范围、转换后字符串的起始位置、转换函数。如果把第3个参数s2.begin()改成s1.begin(),则原字符串被转换后的字符串所覆盖。

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 reversed_s = s;std::reverse(reversed_s.begin(), reversed_s.end());return s == reversed_s;
}// 函数is_palindrome_ignore_case定义
bool is_palindrome_ignore_case(const std::string &s)
{std::string lower_s;for (auto ch : s){lower_s += std::tolower(ch);}std::string reversed_s = lower_s;std::reverse(reversed_s.begin(), reversed_s.end());return lower_s == reversed_s;
}

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屏幕截图 2025-10-11 112330

  • 问题:使用cin >> s输入时,输入的字符串中不能包含空格。如果希望测试字符串包含空格(如hello oop),代码应如何调整?

  • 回答:将cin >> s替换为getline(cin, s)

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)
{if (n < 2 || n > 36 || x < 0)return "";if (x == 0)return "0";std::string result;while (x > 0){int r = x % n;if (r < 10)result += static_cast<char>('0' + r);elseresult += static_cast<char>('A' + r - 10);x /= n;}std::reverse(result.begin(), result.end());return result;
}

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屏幕截图 2025-10-11 112934

实验任务6

源代码task6.cpp

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#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip>int main()
{std::string s;int len = 26;std::cout << "  ";for (int i = 0; i < len; i++){char ch = static_cast<char>('a' + i);std::cout << std::setw(2) << ch;s += std::toupper(ch);}std::cout << '\n';for (int i = 1; i <= len; i++){std::cout << std::setw(2) << i;for (int j = 0; j < len; j++){std::cout << std::setw(2) << s[(i + j) % len];}std::cout << '\n';}return 0;
}

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屏幕截图 2025-10-11 113042

实验任务7

源代码task7.cpp

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#include <iostream>
#include <ctime>
#include <iomanip>bool calculate();int main()
{std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));int cur = 0, total = 10;for (int i = 0; i < total; i++){if (calculate())cur++;}std::cout << "正确率:" << std::fixed << std::setprecision(2) << cur / static_cast<double>(total) * 100 << "%" << '\n';return 0;
}bool calculate()
{std::string operators = "+-*/";int ind = rand() % 4;int b = rand() % 10 + 1;int a, result;if (ind == 0){a = rand() % 10 + 1;result = a + b;}else if (ind == 1){a = rand() % (10 - b + 1) + b;result = a - b;}else if (ind == 2){a = rand() % 10 + 1;result = a * b;}else{a = b * (rand() % (10 / b) + 1);result = a / b;}std::cout << ' ' << a << ' ' << operators[ind] << ' ' << b << " = ";int answer;std::cin >> answer;return answer == result;
}

运行测试截图

屏幕截图 2025-10-11 113218

屏幕截图 2025-10-11 113306

实验总结

  • 认识reverse_copyrotategeneratemin_elementmax_elementminmax_elementisalpha这些函数的用法及实例。

  • 思考并分析调用minmax_element和分别调用min_elementmax_element的区别,知悉前者的优势。

  • 通过后四个实验任务,提高直接调用已有函数的能力。

http://www.hskmm.com/?act=detail&tid=28534

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