实验6 模板类、文件I/O和异常处理

实验任务4

代码

Vector.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <stdexcept>

template <typename T>
class Vector {
public:
    // 构造函数
    Vector(int size);
    Vector(int size, T value);
    Vector(const Vector<T>& other); // 拷贝构造函数
    ~Vector();                      // 析构函数

    // 成员函数
    int get_size() const;           // 返回数组大小
    T& at(int index);               // 访问元素，带边界检查
    const T& at(int index) const;   // 访问元素（常量版本）

    // 重载运算符[]
    T& operator[](int index);
    const T& operator[](int index) const;

    // 友元函数
    template <typename U>
    friend void output(const Vector<U>& v);

private:
    int size;   // 数组大小
    T* data;    // 动态数组指针
};

// 构造函数：创建指定大小的数组
template <typename T>
Vector<T>::Vector(int size) : size(size) {
    if (size < 0) throw std::length_error("Vector constructor: negative size");
    data = new T[size]{}; // 初始化数组
}

// 构造函数：创建指定大小并初始化为value的数组
template <typename T>
Vector<T>::Vector(int size, T value) : size(size) {
    if (size < 0) throw std::length_error("Vector constructor: negative size");
    data = new T[size];
    for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = value;
}

// 拷贝构造函数：实现深拷贝
template <typename T>
Vector<T>::Vector(const Vector<T>& other) : size(other.size) {
    data = new T[size];
    for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = other.data[i];
}

// 析构函数：释放动态分配的内存
template <typename T>
Vector<T>::~Vector() {
    delete[] data;
}

// 获取数组大小
template <typename T>
int Vector<T>::get_size() const {
    return size;
}

// 访问元素，带边界检查
template <typename T>
T& Vector<T>::at(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) throw std::out_of_range("Vector: index out of range");
    return data[index];
}

// 访问元素（常量版本）
template <typename T>
const T& Vector<T>::at(int index) const {
    if (index < 0 || index >= size) throw std::out_of_range("Vector: index out of range");
    return data[index];
}

// 重载运算符[]
template <typename T>
T& Vector<T>::operator[](int index) {
    return at(index);
}

template <typename T>
const T& Vector<T>::operator[](int index) const {
    return at(index);
}

// 友元函数：输出Vector对象
template <typename U>
void output(const Vector<U>& v) {
    for (int i = 0; i < v.size; ++i) {
        std::cout << v.data[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

task4.cpp

#include <iostream>
#include "Vector.hpp"

using namespace std; 
 
void test1() {
    int n;
    cout << "Enter n: ";
    cin >> n;
    
    Vector<double> x1(n);
    for(auto i = 0; i < n; ++i)
        x1.at(i) = i * 0.7;

    cout << "x1: "; output(x1);

    Vector<int> x2(n, 42);
    const Vector<int> x3(x2);

    cout << "x2: "; output(x2);
    cout << "x3: "; output(x3);

    x2.at(0) = 77;
    x2.at(1) = 777;
    cout << "x2: "; output(x2);
    cout << "x3: "; output(x3);
}

void test2() {
    using namespace std;

    int n, index;
    while(cout << "Enter n and index: ", cin >> n >> index) {
        try {
            Vector<int> v(n, n);
            v.at(index) = -999;
            cout << "v: "; output(v);
        }
        catch (const exception &e) {
            cout << e.what() << endl;
        }
    }
}

int main() {
    cout << "测试1: 模板类接口测试\n";
    test1();

    cout << "\n测试2: 模板类异常处理测试\n";
    test2();
}

运行结果

实验任务5

代码

task5.cpp

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iomanip>

using namespace std;

// 学生成绩类
class Student {
public:
    int id;          // 学号
    string name;     // 姓名
    string major;    // 专业
    double score;    // 分数

    // 重载输入运算符，读取学号、姓名、专业、分数
    friend istream& operator>>(istream& in, Student& s);
    // 重载输出运算符，格式化输出学号、姓名、专业、分数
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s);
};

// 输入运算符重载
istream& operator>>(istream& in, Student& s) {
    in >> s.id >> s.name >> s.major >> s.score;
    return in;
}

// 输出运算符重载
ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s) {
    out << left << setw(10) << s.id
        << setw(10) << s.name
        << setw(10) << s.major
        << fixed << setprecision(2) << s.score;
    return out;
}

int main() {
    vector<Student> students;

    // 输入和输出文件路径
    const string input_file = "C:\\Users\\陈昕\\Desktop\\实验6文档部分代码和数据文件\\task5\\data5.txt";
    const string output_file = "C:\\Users\\陈昕\\Desktop\\实验6文档部分代码和数据文件\\task5\\ans5.txt";

    ifstream infile(input_file);
    ofstream outfile(output_file);

    // 检查输入文件是否打开成功
    if (!infile.is_open()) {
        cerr << "Error: Unable to open input file at " << input_file << endl;
        return 1;
    }

    cout << "Reading data from " << input_file << "..." << endl;

    // 跳过文件的第一行（表头）
    string header;
    getline(infile, header);  // 读取并丢弃表头

    // 读取数据到 vector
    Student temp;
    while (infile >> temp) {
        students.push_back(temp);
    }
    infile.close();

    // 检查是否读取到数据
    if (students.empty()) {
        cerr << "Error: No data found in file " << input_file << endl;
        return 1;
    }

    // 排序规则：按专业字典序排序，同专业内按分数降序排序
    sort(students.begin(), students.end(), [](const Student& a, const Student& b) {
        if (a.major == b.major) return a.score > b.score; // 分数降序
        return a.major < b.major; // 专业字典序
    });

    // 输出标题行
    cout << left << setw(10) << "ID" 
         << setw(10) << "Name" 
         << setw(10) << "Major" 
         << "Score" << endl;

    // 输出到屏幕
    for (const auto& s : students) {
        cout << s << endl;
    }

    // 输出到文件
    if (outfile.is_open()) {
        outfile << left << setw(10) << "ID" 
                << setw(10) << "Name" 
                << setw(10) << "Major" 
                << "Score" << endl;

        for (const auto& s : students) {
            outfile << s << endl;
        }
        outfile.close();
        cout << "Sorted results have been written to " << output_file << endl;
    } else {
        cerr << "Error: Unable to open output file at " << output_file << endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

运行结果