实验1 现代C++编程初体验

一、实验目的

体验现代C++标准库、算法库用法

灵活组合使用现代C++基础语言特性（数据表示、分支、循环、函数）和标准库，编程解决简单、

基础问题

编程代码过程中，注意编码素养。关注代码表达，提升代码的可读性、易于维护性

二、实验准备

系统浏览教材以下章节，对现代c++基础语言特性和用法构建全局认知

第2章 C++语言简单程序设计

第3章 函数

第9章 9.1.1节 函数模板

通过以下网站，了解现代C++标准库中各类标准库组件、算法工具等的用法（如string, vector、算

法库等）

https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-tutorial.html

三、实验内容

1. 实验任务1

验证性实验。

在C++编码环境中，输入以下代码，结合运行结果和注释，体验使用C++标准库进行编程的便捷，同时，

从面向对象编程范式的角度，体会面向对象设计中封装、暴露接口(interface)、基于接口编程的意义。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
template<typename T>
void output(const T &c);
void test1();
void test2();
void test3();
int main() {
cout << "测试1: \n";
test1();
cout << "\n测试2: \n";
test2();
cout << "\n测试3: \n";
test3();
}
template <typename T>
void output(const T &c) {
for(auto &i: c)
cout << i << " ";
cout << endl;
}
void test1() {
string s0{"0123456789"};
cout << "s0 = " << s0 << endl;
string s1{s0};
reverse(s1.begin(), s1.end()); 
cout << "s1 = " << s1 << endl;
string s2{s0};
reverse_copy(s0.begin(), s0.end(), s2.begin());
cout << "s2 = " << s2 << endl;
}
void test2() {
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);
}
void test3() {
vector<int> v0{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
cout << "v0: ";
output(v0);
vector<int> v1{v0};
rotate(v1.begin(), v1.begin()+1, v1.end());
cout << "v1: ";
output(v1);
vector<int> v2{v0};
rotate(v2.begin(), v2.begin()+2, v2.end());
cout << "v2: ";
output(v2);
vector<int> v3{v0};
rotate(v3.begin(), v3.end()-1, v3.end());
cout << "v3: ";
output(v3);
vector<int> v4{v0};
rotate(v4.begin(), v4.end()-2, v4.end());
cout << "v4: ";
output(v4);
}

　

2. 实验任务2

验证性实验。

在C++编码环境中，输入以下代码，结合运行结果和注释，体验使用C++标准库高效编程解决基础问题

（对指定区间进行排序、赋值；求最大值、最小值、均值）

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iomanip>
using namespace std;
template<typename T>
void output(const T &c);
// 普通函数声明
int rand_int_100();
void test1();
void test2();
int main() {
cout << "测试1: \n";
test1();
cout << "\n测试2: \n";
test2();
}
template <typename T>
void output(const T &c) {
for(auto &i: c)
cout << i << " ";
cout << endl;
}
// 返回[0, 100]区间内的一个随机整数
int rand_int_100() {
return rand() % 101;
}
// 测试1
// 对容器类对象指定迭代器区间进行赋值、排序
void test1() {
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(), rand_int_100); // 产生[0, 100]之间的随机整数赋值给指定迭代器区间[v0.begin(), v0.end())内的每个数据项
cout << "v0: ";
output(v0);
vector<int> v1{v0};
sort(v1.begin(), v1.end()); // 对指定迭代器区间[v1.begin(), v1.end())内数据项进行升序排序
cout << "v1: ";
output(v1);
vector<int> v2{v0};
sort(v2.begin()+1, v2.end()-1); // 对指定迭代器区间[v1.begin()+1,v1.end()-1)内数据项进行升序排序
cout << "v2: ";
output(v2);
}
// 对容器类对象指定迭代器区间进行赋值、计算最大值/最小值/均值
void test2() {
vector<int> v0(10);
generate(v0.begin(), v0.end(), rand_int_100);
cout << "v0: ";
output(v0);
auto iter1 = min_element(v0.begin(), v0.end());
cout << "最小值: " << *iter1 << endl;
auto iter2 = max_element(v0.begin(), v0.end());
cout << "最大值: " << *iter2 << endl;
auto ans = minmax_element(v0.begin(), v0.end());
cout << "最小值: " << *(ans.first) << endl;
cout << "最大值: " << *(ans.second) << endl;
double avg1 = accumulate(v0.begin(), v0.end(), 0)/v0.size();
cout << "均值: " << fixed << setprecision(2) << avg1 << endl;
cout << endl;
vector<int> v1{v0};
cout << "v0: ";
output(v0);
sort(v1.begin(), v1.end());
double avg2 = accumulate(v1.begin()+1, v1.end()-1, 0)/(v1.size()-2);
cout << "去掉最大值、最小值之后，均值: " << avg2 << endl;
}

3. 实验任务3

编写程序，实现判断回文串。具体要求如下：

编写函数 bool is_palindrome(std::string s) 用于判断字符串s是否是回文串，是返回 true ,

否则，返回 false 。

在main函数中，输入字符串，调用 is_palindrome , 输出结果，要求支持多组输入

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

bool is_palindrome(std::string s)
{
    

    int left = 0;
    int right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        if (s[left]!= s[right]) {
            return false;
        }
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

int main() {
    using namespace std;
    string s;

    while(cin >> s)  // 多组输入，直到按下Ctrl+Z后结束测试
        cout << boolalpha << is_palindrome(s) << endl;
}

4. 实验任务4

编写程序实现进制转换。具体要求如下：

编写函数 std::string dec_to_n(x, n) 实现把一个十进制数x转换成n进制，结果以字符串形式

返回。如果第2个参数没有指定，默认转换成二进制。

在main函数中，输入十进制整数，调用函数 dec2n 得到转换成指定进制的字符串，输出。要求支持

多组输入。 

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

std::string dec2n(int x, int n = 2)
{
    std::string result;
    while (x >0) {
        int remainder = x % n;
        if (remainder < 10) {
            result += remainder + '0';
        } else {
            result += remainder - 10 + 'A';
        }
        x /= n;
    }
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}

int main() 
{
    using namespace std;

    int x;
    while(cin >> x) 
    {
        if(x==0)
        {
            cout << "十进制: " << 0 << endl;
            cout << "二进制: " << 0 << endl;
            cout << "八进制: " << 0 << endl;
            cout << "十六进制: " << 0 << endl << endl;
        }
        else
        {
        
            cout << "十进制: " << x << endl;
            cout << "二进制: " << dec2n(x) << endl;
            cout << "八进制: " << dec2n(x, 8) << endl;
            cout << "十六进制: " << dec2n(x, 16) << endl << endl;
        }
    }
}

5. 实验任务5

编写一个程序，在屏幕上打印字母密文对照表。

程序正确编写后，预期输出如下：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main(){
    vector<char> member;
    char ch;
    cout<<"  ";
    for(int i=0;i<26;i++){
        ch='a'+i;
        cout<<ch<<' ';
        member.push_back(ch-32);
    }
    cout<<endl;
    for(int i=1;i<=26;i++){
        cout<<i<<' ';
        for(int j=i;j<26;j++)
        cout<<member[j]<<' ';
        for(int k=0;k<i;k++)
        cout<<member[k]<<' ';
        cout<<endl;
    }
}

 

6. 实验任务6

编写一个程序，实现自动生成算术运算题目并自动评测。具体要求如下：

程序运行后，自动生成10道10以内的算术运算题目。

运算式（包括=）在程序运行时自动生成。运算式=右侧的答案由用户输入

算术运算包括：加、减、乘、除。生成题目时，运算随机。

两个操作数限制在[1, 10]区间内的整数。

当生成的随机运算是减法时，要求第一个操作数>第二个操作数

当生成的随机u那算时除法时，要求第一个操作数能整除第二个操作数整除

用户完成10道测试后，屏幕给出正确率，要求以百分号形式输出，保留小数点后两位。

多次运行程序时，每次生成的题目与上次不同。

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <iomanip>


void generateQuestion(int &num1, int &num2, char &op) {
    num1 = rand() % 10 + 1;
    num2 = rand() % 10 + 1;
    int operation = rand() % 4;
    switch (operation) {
    case 0:  
        op = '+';
        break;
    case 1: 
        op = '-';
        if (num1 <= num2) {
            std::swap(num1, num2);
        }
        break;
    case 2:  
        op = '*';
        break;
    case 3:  
        op = '/';
        while (num1 % num2!= 0) {
            num1 = rand() % 10 + 1;
            num2 = rand() % 10 + 1;
        }
        break;
    }
}


int calculateAnswer(int num1, int num2, char op) {
    switch (op) {
    case '+':
        return num1 + num2;
    case '-':
        return num1 - num2;
    case '*':
        return num1 * num2;
    case '/':
        return num1 / num2;
    }
    return 0;
}

int main() {
    srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr)));
    int correctCount = 0;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int num1, num2;
        char op;
        generateQuestion(num1, num2, op);
        std::cout << num1 << " " << op << " " << num2 << " = ";
        int userAnswer;
        std::cin >> userAnswer;
        int correctAnswer = calculateAnswer(num1, num2, op);
        if (userAnswer == correctAnswer) {
            correctCount++;
        }
    }
    double accuracy = static_cast<double>(correctCount) / 10.0 * 100.0;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << accuracy << "%" << std::endl;
    return 0;
}