c++ primer 第五版第九章
9.01 对于下面的程序任务，vector, deque和list哪种容器最为合适？解释你选择的理由。如果没有哪一种容器优于其它容器，也请解释理由。
- 读取固定数量的单词，将它们按字典序插入到容器中。我们将在下一章看到，关联容器更适合这个问题。
- 读取未知数量的单词，总是将新单词插入到末尾。删除操作在头部进行。
- 从一个文件中读取未知数量的整数。将这些整数排序，然后打印到标准输出。
- 使用list，需要在中间插入，用list效率更高。
- 使用deque。只在头尾进行操作，deque效率更高。
- 使用vector。排序需要不断调整位置，vector支持快速随机访问，用vector更适合。
9.02 定义一个list对象，其元素类型是int的deque。
list<deque<int>>;
9.03 构成迭代器范围的迭代器有和限制。
begin和end构成了迭代器范围：
- 其必须分别指向同一个容器的元素或是尾元素之后的位置。
- 可以通过反复递增begin来到达end。
9.04 编写一个函数，接受一对指向vector
bool findVal(vector<int>::const_iterator beg, vector<int>::const_iterator end, int val)
{
while (beg != end) {
if (*beg != val) {
beg ++;
}
else {
return true;
}
}
return false;
}
9.05 重写上一题的函数，返回一个迭代器指向找到的元素。注意，程序必须处理未找到给定值的情况。
int findVal1(vector<int>::const_iterator beg, vector<int>::const_iterator end, int val)
{
while (beg != end) {
if (*beg != val) {
beg ++;
}
else {
return *beg;
}
}
return *end;
}
9.06 下面程序有何错误？你应该如何修改？
list<int> lstl;
list<int>::iterator iter1 = lstl.begin(),
iter2 = lstl.end();
while (iter1 < iter2) /* ... */
迭代器之间没有大于小于的比较（比较地址的大小没有必要）。应改为while(iter1 != iter2).
9.07 为了索引int的vector中的元素，应该使用什么类型？
vector<int>::size_type; // 索引应该是为了便于查找，保存元素的位置。应该是unsigned int类型
9.08 为了读取string的list的元素，应该使用什么类型？如果写入list，又该使用什么类型？
//读操作
list<string>::const_iterator iter;
//写操作
list<string>::iterator iter;
9.09 begin和cbegin两个函数有什么不同？
begin函数返回的是普通的iterator，而cbegin返回的是const_iterator。
9.10 下面4个对象分别是什么类型？
vector<int> v1;
const vector<int> v2;
auto it1 = v1.begin(), it2 = v2.begin();
auto it3 = v1.cbegin(), it4 = v2.cbegin();
// it1：iterator类型。it2，it3，it4是const_iterator类型。
9.11 对6种创建和初始化vector对象的方法，每一种都给出一个实例。解释每个vector包含什么值。
vector<int> ivec1; // 空
vector<int> ivec2{1, 2, 3, 4, 5}; // 1， 2， 3， 4， 5
vector<int> ivec3 = {6, 7, 8, 9, 10}; // 6， 7， 8， 9， 10
vector<int> ivec4(ivec2); // 1， 2， 3， 4， 5
vector<int> ivec5 = ivec3; // 6， 7， 8， 9， 10
vector<int> ivec6(10, 4); // 10个4
9.12 对于接受一个容器创建其拷贝的构造函数，和接受两个迭代器创建拷贝的构造函数，解释它们的不同。
- 接受一个容器创建其拷贝的构造函数，要求两个容器类型及元素类型必须匹配。
- 接受两个迭代器创建拷贝的构造函数，不要求容器类型匹配，而且元素类型也可以不同，只要拷贝的元素能转换就可以。
9.13 如何用一个list
list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5};
vector<double> dvec1(ilist.cbegin(), ilist.cend());
vector<int> ivec = {5, 6, 7, 8};
vector<double> dvec2(ivec.cbegin(), ivec.cend());
9.14 编写程序，将一个list中的char*指针（指向C风格字符串）元素赋值给一个vector中的string。
void test914()
{
list<char*> pch = {"hello world!", "lucy", "mirror"};
vector<string> svec;
svec.assign (pch.cbegin(), pch.cend());
for (auto i : svec) {
cout << i << " ";
}
cout << endl;
}
9.15 编写程序，判定两个vector
void test915()
{
vector<int> ivec1{1, 2, 3, 4, 5};
vector<int> ivec2 = {6, 7, 8, 9};
vector<int> ivec3 = {1, 2, 5};
vector<int> ivec4 = {1, 2, 3};
if (ivec1 > ivec2) cout << "ivec1 > ivec2" << endl;
else cout << "ivec1 < ivec2" << endl;
// ivec1 < ivec2
if (ivec1 > ivec3) cout << "ivec1 > ivec3" << endl;
else cout << "ivec1 < ivec3" << endl;
// ivec1 < ivec3
if (ivec1 > ivec4) cout << "ivec1 > ivec4" << endl;
else cout << "ivec1 < ivec4" << endl;
// ivec1 > ivec4
}
9.16 重写上一题的程序，比较一个list
void test916()
{
vector<int> ivec1{1, 2, 3, 4, 5};
list<int> ilist = {6, 7, 8, 9};
vector<int> ivec2(ilist.cbegin(), ilist.cend());
ivec1 < ivec2 ? cout << "ivec1 < ivec2" << endl : cout << "ivec1 > ivec2" << endl;
}
9.17 假定c1和c2是两个容器，下面的比较操作有何限制（如果有的话）？
if (c1 < c2)
- 要求c1和c2必须是同类容器，其中元素也必须是同种类型。
- 该容器必须支持比较关系运算。
9.18 编写程序，从标准输入读取string序列，存入一个deque中。编写一个循环，用迭代器打印deque中的元素。
void test918()
{
deque<string> sdeq;
string word;
while (cin >> word) {
sdeq.push_back(word);
}
for (deque<string>::const_iterator iter = sdeq.cbegin(); iter != sdeq.cend(); iter ++) {
cout << *iter << "\t";
}
cout << endl;
}
9.19 重写上题程序，用list代替deque。列出程序要做出哪些改变。
- 将deque改为list类型
- iterator的类型也改为list即可。
9.20 编写程序，从一个list
void test920()
{
list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
deque<int> even_deq;
deque<int> odd_deq;
for (auto i : ilist) {
if (i % 2) {
odd_deq.push_back(i);
}
else {
even_deq.push_back(i);
}
}
}
9.21 如果我们将308页中使用insert返回值将元素添加到list中的循环程序改写为将元素插入到vector中，分析循环将如何工作。
void test921()
{
vector<string> svec;
string word;
auto beg = svec.begin();
while (cin >> word) {
beg = svec.insert(beg, word);
}
}
// 当输入：hello world lili，输出为：lili world hello
9.22 假定iv是一个int的vector，下面的程序存在什么错误？你将如何修改？
vector<int>::iterator iter = iv.begin(),
mid = iv.begin() + iv.size()/2;
while(iter != mid) {
if (*iter == some_val) {
iv.insert(iter, 2 * some_val);
}
}
修改为：
void test922()
{
vector<int> iv = {1, 3, 5};
iv.reserve(5); // 必须要又足够的容量，否则size为3，插入一个元素之后size超出，iter就会失效，指向未知地址。
int some_val = 1;
vector<int>::iterator iter = iv.begin(),
mid = iv.begin() + iv.size()/2;
while(iter != mid) {
if (*iter == some_val) {
mid = iv.insert(iter, 2 * some_val); // insert操作要接收返回的迭代器，如果赋给iter，则iter和mid永远不会相等，因为mid也会随之改变。mid接收，mid就和iter都指向首元素了
}
else {
mid --;
}
}
9.23 在本节第一个程序（309页）中，若c.size()为1， 则val, val2, val3和val4的值会是什么？
将会全部指向c容器的首元素。
9.24 编写程序，分别使用at、下标运算符、front和begin提取一个vector中的第一个元素。在一个空vector上测试你的程序。
void test924()
{
vector<int> ivec;
int val1 = ivec[0]; // segment fault
int val2 = ivec.at(0); // error, out of range, segment fault
int val3 = ivec.front(); // segment fault
int val4 = *ivec.begin(); // segment fault
}
9.25 对于312页中删除一个范围内的元素的程序，如果elem1与elem2相等会发生什么？如果elem2是尾后迭代器，或者elem1和elem2皆为尾后迭代器，又会发生什么？
如果elem1和elem2相等，则不发生删除操作
如果elem2是尾后迭代器，则删除elem1之后的元素，返回尾后迭代器。
如果elem1和elem2都是尾后迭代器，则不发生删除操作。
9.26 使用下面代码定义的ia，将ia拷贝到一个从vector和一个list中。使用单迭代器版本的erase从list中删除奇数元素，从vector中删除偶数元素。
void test926()
{
int ia[] = {0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89};
vector<int> ivec(begin(ia), end(ia));
list<int> ilist(begin(ia), end(ia));
vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
while(iter != ivec.end()) {
if (!(*iter%2)) {
iter = ivec.erase(iter);
}else {
iter ++;
}
}
list<int>::iterator beg = ilist.begin();
while(beg != ilist.end()) {
if (*beg%2) {
beg = ilist.erase(beg);
}else {
beg ++;
}
}
}
9.27 编写程序，查找并删除forward_list
void test927()
{
int ia[] = {0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89};
forward_list<int> iflst (begin(ia), end(ia));
auto prev = iflst.before_begin();
auto curr = iflst.begin();
while (curr != iflst.end()) {
if (*curr % 2) {
curr = iflst.erase_after(prev);
}
else {
prev = curr;
++curr;
}
}
}
9.28 编写函数，接受一个forward_list
void insertToFlst(forward_list<string>& sflst, const string& val_in_flst, const string& val_to_insert)
{
auto prev = sflst.before_begin();
auto curr = sflst.begin();
while (curr != sflst.end()) {
if (*curr == val_in_flst) {
sflst.insert_after(curr, val_to_insert);
return;
}
else {
prev = curr;
++ curr;
}
}
sflst.insert_after(curr, val_to_insert);
}
9.29 假定vec包含25个元素，那么vec.resize(100)会做什么？如果接下来调用vec.resize(10)会做什么？
vec.resize(100)，会把75个值为0的值添加到vec的结尾。
vec.resize(10)，会把vec末尾的90个元素删除掉。
9.30 接受单个参数的resize版本对元素类型有什么限制（如果有的话）？
如果容器保存的是类类型元素，则使用resize必须提供初始值，或元素类型必须提供一个默认构造函数。
9.31 第316页中删除偶数值元素并复制奇数值元素的程序不能用于list或forward_list。为什么？修改程序，使之也能用于这些类型。
void test931_1()
{
list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
auto iter = ilist.begin();
while (iter != ilist.end()) {
if (*iter % 2) {
iter = ilist.insert(iter, *iter);
advance(iter, 2); //list和forward_list的迭代器不支持加减操作，因为链表的内存不连续，无法通过加减操作来寻址。
} else {
iter = ilist.erase(iter);
}
}
}
void test931_2()
{
forward_list<int> flst = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
auto iter = flst.begin();
auto prev = flst.before_begin();
while (iter != flst.end()) {
if (*iter % 2) {
iter = flst.insert_after(prev, *iter);
advance(prev, 2);
advance(iter, 2);
} else {
iter = flst.erase_after(prev);
}
}
}
9.32 再316页的程序中，向下面语句这样调用insert是否合法？如果不合法，为什么？
iter = vi.insert(iter, *iter++);
不合法，因为编译器不知道应该先执行insert操作，还是执行*iter++操作。或者执行完insert之后，应该先返回，还是对iter进行++操作。
9.33 在本节最后一个例子中，如果不将insert的结果赋予begin，将会发生什么？编写程序，去掉此赋值语句，验证你的答案。
程序崩溃，因为迭代器将会失效。
vector<int> ivec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
auto iter = ivec.begin();
while (iter != ivec.end()) {
++ iter;
/* iter = */ivec.insert(iter, 42);
++ iter;
}
9.34 假定vi是一个保存int的容器，其中有偶数值也要奇数值，分析下面循环的行为，然后编写程序验证你的分析是否正确。
iter = vi.begin();
while (iter != vi.end())
if (*iter % 2)
iter = vi.insert(iter, *iter);
++ iter;
不正确，insert是插入到iter之前，返回的是新插入元素的迭代器，因此在插入元素之后，应该加两次，才能到原始的下一个元素。
auto iter = ivec.begin();
while (iter != ivec.end()) {
if (*iter % 2) {
iter = ivec.insert(iter, *iter);
++ iter;
}
++ iter;
}
9.35 解释一个vector的capacity和size有何区别？
size是指它已经保存的元素数目，而capacity则是在不分配新的内存空间的前提下最多可以保存的元素。
9.36 一个容器的capacity可能小于它的size吗？
不可能，当容量不够，继续添加元素时，容器会自动扩充容量。capacity>=size。
9.37 为什么list或array没有capacity成员函数？
因为array时固定长度的。
list不是连续内存，不需要capacity。
9.38 编写程序，探究在你的标准库实现中，vector是如何增长的？
void test938()
{
vector<int> ivec;
int value;
while (cin >> value) {
ivec.push_back(value);
cout << "the vector's size = " << ivec.size() << endl;
cout << "the vector's capacity = " << ivec.capacity() << endl;
}
}
// 运行结果如下图，capacity是双倍增长的，1，2，4，8，16......
9.39 解释下面程序片段做了什么？
vector<string> svec;
svec.reserve(1024);
string word;
while (cin >> word) {
svec.push_back(word);
}
svec.resize(svec.size() + svec.size()/2);
先给一个vector分配1024大小的空间，将输入的值保存进vector。如果输入的元素大于1024，vector会自动扩容。最后使用resize只能改变vector的size，不能改变其capacity。
9.40 如果上一题的程序读入了256个词，在resize之后容器的capacity可能是多少？如果读入了512个、1000个或1048个词呢？
| elements_num | size | capacity |
|---|---|---|
| 256 | 384 | 1024 |
| 512 | 768 | 1024 |
| 1000 | 1500 | 2000 |
| 1048 | 1572 | 2096 |
当元素数量是1000时，vector自动扩容为元素数量的2倍
9.41 编写程序，从一个vector
void test941()
{
vector<char> cvec = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
string str(cvec.begin(), cvec.end());
cout << str << endl;
}
9.42 假定你希望每次读取一个字符存入一个string中，而且知道最少需要读取100个字符，应该如何提高性能。
利用reserve操作预留足够的内存，这样就不用在过程中重新分配内存了。
9.43 编写一个函数，接受三个string参数s，oldVal和newVal.使用迭代器及insert和erase函数将s中所有oldVal替换为newVal。测试你的程序，用它替换通用的简写形式，如，将“tho”替换为“though”，将“thru”替换为“through”。
void replaceStr(string& s, string& oldVal, string& newVal)
{
int old_size = oldVal.size();
auto iter_s = s.begin();
auto iter_old = oldVal.begin();
auto iter_new = newVal.begin();
for (iter_s; iter_s <= (s.end()-oldVal.size()+1); ++ iter_s) {
if (s.substr((iter_s-s.begin()), old_size) == oldVal) {
iter_s = s.erase(iter_s, iter_s+old_size); // iter_s指向删除元素的下一个元素
iter_s = s.insert(iter_s, newVal.begin(), newVal.end()); // iter_s指向插入元素的前一个元素,必须要用iter_s接收返回值，否则原有的迭代器失效。
advance(iter_s, oldVal.size()); // 跳过已经替换的string。
}
}
}
void test943()
{
string str = "abc thru efg thru";
string oldStr = "thru";
string newStr = "through";
replaceStr(str, oldStr, newStr);
cout << str << endl;
}
9.44 重写上一题的函数，这次使用一个下标和replace。
void replaceStrByReplace(string& s, string& oldVal, string& newVal)
{
int old_size = oldVal.size();
auto iter_s = s.begin();
for (iter_s; iter_s <= (s.end()-oldVal.size()+1); ++ iter_s) {
if (s.substr((iter_s-s.begin()), old_size) == oldVal) {
// s.replace ((iter_s-s.begin()), old_size, newVal);
s = s.replace (iter_s, iter_s+old_size, newVal); // Gcc14编译器，执行replace之后，iter_s迭代器会失效，必须重新赋值。
iter_s = s.begin();
}
}
}
9.45 编写一个函数，接受一个表示名字的string参数和两个分别表示前缀（如“Mr."或”Ms.“）和后缀（Jr或III）的字符串。使用迭代器及insert和append函数将前缀和后缀加到给定的名字中，将生成的新string返回。
string& addToName(string& name, const string& pre, const string& suf)
{
auto beg = name.begin();
string result;
beg = name.insert(beg ,pre.begin(), pre.end());
return name.append (suf);
}
void test945()
{
string pre_name = "Wang";
string after_name = addToName(pre_name, "Miss.", " III");
cout << after_name << endl;
}
9.46 重写上一题的函数，这次使用位置和长度来管理string，并只使用insert。
void addToName(string& name, const string& pre, const string& suf)
{
auto beg = name.begin();
string result;
beg = name.insert(beg ,pre.begin(), pre.end());
name.insert(name.end()-1, suf.begin(), suf.end());
}
9.47 编写程序，首先查找string "ab2c3d7R4E6"中的每个数字字符，然后查找其中每个字母字符。编写两个版本的程序，第一个要使用find_fisrt_of，第二个要使用find_first_not_of.
// version 1
void test947_1()
{
string str = "ab2c3d7R4E6";
string numbers = "0123456789";
string alphbet = "abcdefghijklmnopqrstABCDEFGHIJKLMNOPQRST";
int pos;
for (pos = 0; (pos = str.find_first_of(numbers, pos))!= string::npos; ++pos) {
cout << str[pos] << " ";
}
cout << endl;
for (pos = 0; (pos = str.find_first_of(alphbet, pos)) != string::npos; ++pos) {
cout << str[pos] << " ";
}
cout << endl;
}
// version 2: 将for循环写为：
for (pos = 0; (pos = str.find_first_not_of(alphbet, pos))!= string::npos; ++pos) { cout << str[pos] << " ";
}
for (pos = 0; (pos = str.find_first_of(numbers, pos)) != string::npos; ++pos) {
cout << str[pos] << " ";
}
cout << endl;
9.48 假定name和numbers的定义如325页所示，number.find(name)返回什么？
string name = "AnnaBelle";
string number = "0123456789";
auto result = number.find(name);
if (result == string::npos) {
cout << "npos" << endl;
}
9.49 如果一个字母延伸要中线之上，如d或f，则称其有上出头部分。如果延伸到中线之下，则称其有下出头部分。编写程序，读入一个单词文件，输出最长的既不包含上出头部分，也不包含下出头部分的单词。
void test949()
{
string str = "aacgaesse";
string s = "aceimnorsuvwxz";
int pos1 = 0, pos2 = 0, pos3 = 0, max_len = 0;
string result;
for (pos1; (pos1 = str.find_first_of(s, pos1))!=string::npos; ++ pos1) {
pos2 = pos1;
if((pos2 = str.find_first_not_of(s, pos2)) != string::npos) {
if ((pos2-pos1) > max_len) {
max_len = pos2-pos1;
pos3 = pos1;
pos1 = pos2;
}
} else {
if (max_len < (str.size() - pos1)) {
max_len = str.size() - pos1;
pos3 = pos1;
break;
}
}
}
result = str.substr(pos3, max_len);
cout << result << endl;
}
9.50 编写程序处理一个vector
void test950()
{
vector<string> svec = {"12", "3", "45"};
int sum_int = 0;
double sum_double = 0.0;
for (auto const i : svec) {
sum_int += std::stoi(i);
sum_double += stod(i);
}
cout << sum_int << endl;
cout << sum_double << endl;
}
9.51 设计一个类，它有三个unsigned成员，分别表示年、月和日。为其编写构造函数，接受一个表示日期的string参数。你的构造函数应该能处理不同数据格式，如January 1，1900、1/1/1990、Jan 1 1900等。
class Mydate
{
public:
Mydate(const string& d)
{
int format; // January 1，1900 : 1
// 1/1/1990 : 2
// Jan 1 1900 : 3
int tag = 0;
string numbers = "0123456789";
if (d.find_first_of(",") != string::npos) {
format = 1;
} else if (d.find_first_of("/") != string::npos) {
format = 2;
} else if ((d.find_first_of(" ") != string::npos) && (d.find_first_of(",") == string::npos)) {
format = 1;
tag = 1;
}
switch(format) {
case 1:
{
if (d.find("Jan") < d.size()) m_month = 1;
if (d.find("Feb") < d.size()) m_month = 2;
if (d.find("Mar") < d.size()) m_month = 3;
if (d.find("Apr") < d.size()) m_month = 4;
if (d.find("May") < d.size()) m_month = 5;
if (d.find("Jun") < d.size()) m_month = 6;
if (d.find("Jul") < d.size()) m_month = 7;
if (d.find("Aug") < d.size()) m_month = 8;
if (d.find("Sep") < d.size()) m_month = 9;
if (d.find("Oct") < d.size()) m_month = 10;
if (d.find("Nov") < d.size()) m_month = 11;
if (d.find("Dec") < d.size()) m_month = 12;
char ch = ' ';
if (0 == tag) {
ch = ',';
}
m_day = stoi(d.substr(d.find_first_of(numbers), (d.find_first_of(ch) - d.find_first_of(numbers))));
m_year = stoi(d.substr(d.find_last_of(ch)+1, 4));
break;
}
case 2:
m_day = stoi(d.substr(0, d.find_first_of("/")));
m_month = stoi(d.substr(d.find_first_of("/")+1, (d.find_last_of("/") - d.find_first_of("/"))));
m_year = stoi(d.substr(d.find_last_of("/")+1, 4));
break;
default:
m_year = 0;
m_month = 0;
m_day = 0;
break;
}
}
void print()
{
cout << m_year << "-" << m_month << "-" << m_day << endl;
}
private:
unsigned m_year;
unsigned m_month;
unsigned m_day;
};
void test951()
{
Mydate d1("1/12/1997");
Mydate d2("Jan 1 1900");
Mydate d3("January 1,1900");
d1.print();
d2.print();
d3.print();
}
9.52 使用stack处理括号化的表达式。当年看到一个左括号，将其记录下来。当在一个左括号之后看到一个右括号，从stack中pop对象，直至遇到左括号，将左括号也一起弹出栈。然后将一个值push到栈中，表示一个括号化的表达式已经处理完毕，被其运算结果所替代。
void test952()
{
string str = "2+(1+3)";
int result = 0;
bool flag = false;
stack<char> st;
for (int i = 0; i < str.size(); i++) {
if (str[i] == '(') {
flag = true;
continue;
} else if (str[i] == ')') {
flag = false;
}
if (true == flag) {
st.push(str[i]);
}
}
char ch;
int a, b;
string expression;
while (!st.empty()) {
ch = st.top();
st.pop();
expression += ch;
}
a = stoi(expression.substr(0, 1));
string symbol = expression.substr(1, 1);
b = stoi(expression.substr(2, 1));
if (symbol == "+") {
result = a+b;
}
st.push(result);
cout << result << endl;
}
