C++学习笔记——C++ Primer Plus中文第六版 第十六章STL编程练习解答
2024-05-20 08:24:43
发现答案资源不全，因此贴出自己的解答，都为STL应用基础题，如有谬误，还请不吝赐教。
第一题
要求：回文字符串判断（假定字符串中没有大小写、空格、标点符号等问题）
解答：
#include<iostream> #include<string> #include<ctype> #include<algorithm>int main(void) {using namespace std;string input;bool isPal(string);string tmp = "";cout << "Enter a string(empty string to quit):";while (getline(cin,input) && input.size() > 0) {if (isPal(tmp))cout << "It's a palindrome." << endl;else {cout << "It isn't a palindrome" << endl;}cout << "Enter a string(empty string to quit):";} }bool isPal(std::string s) {std::string r(s.rbegin(), s.rend());if (r == s)return true;elsereturn false; }
第二题
要求：第一题拓展，加上输入字符串中有大小写、空格和标点符号的情况，程序需要将这些忽略掉
解答：
#include<iostream> #include<string> #include<ctype> #include<algorithm>int main(void) {using namespace std;string input;bool isPal(string);string tmp = "";cout << "Enter a string(empty string to quit):";while (getline(cin,input) && input.size() > 0) {for (auto e : input) {if (isalpha(e))tmp.push_back(tolower(e));}if (isPal(tmp))cout << "It's a palindrome." << endl;else {cout << "It isn't a palindrome" << endl;}cout << "Enter a string(empty string to quit):";} }bool isPal(std::string s) {std::string r(s.rbegin(), s.rend());if (r == s)return true;elsereturn false; }
第三题
要求：从文件中读取单词，利用vector存储并输出到屏幕上，并打印个数
解答：
1.在.cpp文件目录下新建text文件“data.txt”，打开编辑并保存如下内容：
apiary beetle cereal danger ensign florid garage health insult jackal keeper loaner manage nonce onset
plaid quilt remote stolid train useful valid whence xenon yearn zippy2.
#include<iostream> #include<iterator> #include<fstream> #include<string> #include<vector>int main() {using namespace std;ifstream fin("data.txt");string input;vector<string>v1;while (fin >> input) {v1.push_back(input);}copy(v1.begin(), v1.end(), ostream_iterator<string, char>(cout, " "));//打印单词cout << endl << "共计" << v1.size() << "个单词";fin.close();cout << endl;system("pause");return 0; }
第四题
要求：编写一个具有老式风格的接口函数，原型如下
int reduce(long ar[], int n);
实参应是数组名和数组元素个数，该函数对数组进行排序，删除重复值，返回缩减后数组中的元素数目。用STL函数编写。
解答：
#include<iostream> #include<list> #include<iterator>int main() {using namespace std;int reduce(long[], int);long arr[] = { 1,4500,3120, 2791, 3200, 14, 560, 14, 3120, 3200, 3200, 3200 };//测试数组cout << "调用reduce前，数组元素依次如下" << endl;for (long e : arr) {cout << e << " ";}int count = sizeof(arr) / sizeof(long);cout << endl << "共有" << count << "个元素" << endl;count = reduce(arr, count);cout << "调用reduce后，数组元素依次如下" << endl;for (int i = 0; i < count; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl << "共有" << count << "个元素" << endl;cout << endl;system("pause");return 0; }int reduce(long arr[], int n) {std::list<long> myList;std::copy(arr, arr + n, std::back_insert_iterator<std::list<long>>(myList));myList.sort();myList.unique();int i = 0;for (long e : myList) {arr[i++] = e;}return myList.size(); }
第五题
要求：与第四题相同，但要编写的是模板函数，并用long实例和string实例测试
解答：
#include<iostream> #include<list> #include<iterator> #include<string>template<typename T> void out(T arr[],int n);//因为long和string对象均可用cout打印，因此这里简化代码也用了模板template <typename T> int reduce(T arr[], int n);using namespace std;int main() {long arr[] = { 1,4500,3120, 2791, 3200, 14, 560, 14, 3120, 3200, 3200, 3200 };//测试数组string arr2[] = { "haha", "heihei", "hehe", "haha", "haha", "heihei" };out(arr,sizeof(arr)/sizeof(long));out(arr2, sizeof(arr2) / sizeof(string));cout << endl;system("pause");return 0; }template<typename T> void out(T arr[],int n) {cout << "调用reduce前，数组元素依次如下" << endl;int count = n;for (int i = 0; i < count; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl << "共有" << count << "个元素" << endl;count = reduce(arr, count);cout << "调用reduce后，数组元素依次如下" << endl;for (int i = 0; i < count; i++) {cout << arr[i] << " ";}cout << endl << "共有" << count << "个元素" << endl; }template <typename T> int reduce(T arr[], int n) {std::list<T> myList;std::copy(arr, arr + n, std::back_insert_iterator<std::list<T>>(myList));myList.sort();myList.unique();int i = 0;for (T e : myList) {arr[i++] = e;}return myList.size(); }
第六题
要求:用STL模板类queue实现ATM模拟，允许用户输入三个数：队列的最大长度、程序模拟的持续时间（单位为小时）和平均每小时的客户数。程序使用循环，每次循环代表一分钟。在每分钟的循环中，程序将完成下面的工作：
- 判断是否来了新客户。如果来了，且此时队列未满，则将它添加到队列中，否则拒绝客户入队；
- 如果没有客户在进行交易，则选取队列的第一个客户。确定该客户的已等候时间，并将waitTime计数器设置为新客户所需的处理时间。
- 如果客户正在处理中， 则将waitTime计数器减1.
- 记录各种数据，如获得服务的客户数目、被拒绝的客户数目、排队等候的累积时间以及累积的队列长度等。
当模拟循环结束时， 程序将报告各种统计结果。
解答：
为了更多地利用STL，并完成一个稍完整的ATM小系统，这里把本题复杂化，写得比较多
//---ATM.h #pragma once #include<ctime> #include<queue> #include<vector> using namespace std;//尽管这里其实没必要数据封装以及继承，但为了迎合OOP思想，还是写个类吧class ATM { private:int maxLength;time_t startTime;double duration;int averageClientNum;queue<time_t> line;vector<time_t> comeTime;int currentLeftTime = 0;double totalWaitingTime = 0;int totalLineLength = 0;int currentClientNum = 0;int rejectClientNum = 0;void circle();void createComeTime();bool isCome();bool isFull();void enter();void reject();void deal();int getDealTime();time_t getWaitingTime(time_t before);int getCurrentClientNum();int getRejectClientNum();double getTotalWaitingTime();int getTotalLineLength();void over();public:ATM(int maxL = 3, double dur = 24, int aver = 40) :maxLength(maxL), duration(dur), averageClientNum(aver) {};void work();};//--ATP.cpp #include "ATM.h" #include<iostream> #include<ctime> #include<queue> #include<vector> #include<Windows.h>using namespace std;#define MAXDEALTIME 5void ATM::over() {cout << "------------------" << endl;cout << "当前统计结果如下" << endl;cout << "------------------" << endl;cout << "获得服务的客户数目：" << getCurrentClientNum() << endl;cout << "被拒绝的的客户数目：" << getRejectClientNum() << endl;cout << "排队等候的累积时间：" << getTotalWaitingTime() << endl;cout << "累积的队列长度：" << getTotalLineLength() << endl; }void ATM::work() {//这方便测试，假设一小时是一分钟；一分钟是一秒；startTime = time(0);double minutes = 60 * duration;createComeTime();cout << "ATM开始运行" << endl;while (static_cast<double>(time(0) - startTime) <= minutes) {Sleep(1000);circle();}cout << "时间到，ATM运行结束" << endl; }void ATM::circle() {cout << "---------------------------------------------------------------------" << endl;if (isCome()) {if (isFull()) {cout << "当前队列已满" << endl;reject();}else {enter();if (currentLeftTime == 0) {deal();currentLeftTime = getDealTime();}}}else {cout << "没有客户前来" << endl;}if (currentLeftTime > 0) {currentLeftTime--;cout << "当前客户交易剩余时间为" << currentLeftTime << endl;if(currentLeftTime == 0)cout << "当前客户交易结束" << endl;}over();cout << "本轮循环结束" << endl;cout << "---------------------------------------------------------------------" << endl; }void ATM::createComeTime() {srand(time(NULL));int totalClientNum = duration * averageClientNum;time_t cometime;for (int i = 0; i < totalClientNum; i++) {cometime = (rand() % static_cast<long>(60 * duration-1)) + startTime+1;comeTime.push_back(cometime);}sort(comeTime.begin(), comeTime.end()); }bool ATM::isCome() {time_t currentTime = time(NULL);if (comeTime.size() > 0 && comeTime.front() <= currentTime)return true;return false; }bool ATM::isFull() {if (line.size() >= maxLength)return true;return false; }void ATM::enter() {line.push(comeTime.front());double waitingTime =static_cast<double>(getWaitingTime(comeTime.front()));totalWaitingTime += waitingTime;cout << "新客户已入队，他已等候时间为" << waitingTime << endl;totalLineLength++;}void ATM::reject() {cout << "入队请求被拒" << endl;comeTime.erase(comeTime.begin());rejectClientNum++; }void ATM::deal() {totalWaitingTime += static_cast<double>(time(NULL) - line.front());line.pop();cout << "当前客户交易开始" << endl;comeTime.erase(comeTime.begin());currentClientNum++; }int ATM::getDealTime() {return rand() % MAXDEALTIME+1; }time_t ATM::getWaitingTime(time_t before) {return time(NULL) - before; }int ATM::getCurrentClientNum() {return currentClientNum; }int ATM::getRejectClientNum() {return rejectClientNum; }double ATM::getTotalWaitingTime() {return totalWaitingTime; }int ATM::getTotalLineLength() {return totalLineLength; }//--main.cpp #include"ATM.h"int main(void) {using namespace std;int maxLength, averageClientNum;double duration;cout << "请输入队列最大长度:";cin >> maxLength;cout << "请输入程序模拟的持续时间（单位为小时):";cin >> duration;cout << "请输入平均每小时的客户数:";cin >> averageClientNum;ATM atm1(maxLength, duration, averageClientNum);atm1.work();cout << endl;system("pause");return 0; }
第七题
使用了random_shuffle，用法陈旧因此弃掉
第八题
题目：
Mat和Pat希望邀请他们的朋友来参加派对。他们分别输入自己的朋友姓名列表，然后将两人的朋友姓名列表合并，得到不重复的被邀请者名单。
解答：
分析后可知，采用STLset容器极其相关算法最为简单，也就是求并集的过程，但注意set_union同copy一样，最后的一个参数要求输出迭代器且被输出容器容量足够，不能用C.begin()，因此采用insert_iterator构造输出迭代器
#include<iostream> #include<iterator> #include<set> #include<vector> #include<algorithm> #include<string>int main(void) {using namespace std;void input(string, set<string>&);set<string>nameList1, nameList2, nameList3;input("Mat", nameList1);input("Pat", nameList2);set_union(nameList1.begin(), nameList1.end(), nameList2.begin(), nameList2.end(), insert_iterator<set<string>>(nameList3, nameList3.begin()));cout << "最终得出的邀请名单如下：" << endl;for (string e : nameList3) {cout << e << endl;}cout << endl;system("pause");return 0; }void input(std::string name, std::set<std::string>& s) {std::cout << "请输入" << name << "的朋友名单（以空格分隔，回车结束）：";std::string tmp;std::vector<std::string> v;while (std::cin >> tmp) {v.push_back(tmp);if (std::cin.get() == '\n')break;}std::copy(v.begin(), v.end(), std::insert_iterator<std::set<std::string>>(s,s.begin())); }
第九题
要求：利用ctime中的clock（）和STL完成下列目的
- 创建大型vector<int>对象vi0, 并使用rand()给它赋初值；
- 创建vector<int>对象vi和list<int>对象li, 它们的长度和初始值与vi0相同；
- 计算使用STL算法sort()对vi进行排序所需的时间，再计算使用list的方法sor()对li进行排序所需的时间。
- 将li重置为排序的vi0内容，并计算执行如下操作所需的时间：将li的内容复制到vi中，对vi进行排序，并将结果复制到li中。
解答：
#include<iostream> #include<vector> #include<algorithm> #include<ctime> #include<random> #include<list> #include<iterator>using namespace std;clock_t getTime(list<int>&li); clock_t getTime(vector<int>&vi); clock_t getTime(list<int>&li, vector<int>&vi); void copy2(list<int>& li, vector<int>&vi);int main(void) {int getRandom(int e);vector<int>vi0(1000);vector<int>vi;list<int>li;random_device dev;uniform_int_distribution<int> dist(-100, 100);for (auto &e : vi0) {e = dist(dev);}copy(vi0.begin(), vi0.end(), insert_iterator<vector<int>>(vi, vi.begin()));copy(vi0.begin(), vi0.end(), insert_iterator<list<int>>(li, li.begin()));cout << "初始化完成" << endl;cout << "使用sort()对vi进行排序所需的时间为：" << getTime(vi) << endl;cout << "使用li.sort()对li进行排序所需的时间为：" << getTime(li) << endl;cout << "先将li拷贝到vi在对vi使用STL sort()排序后再拷贝会li所需的时间为：" << getTime(li,vi) << endl;cout << endl;system("pause");return 0; }clock_t getTime(list<int>&li) {clock_t start = clock();li.sort();return clock() - start; }clock_t getTime(vector<int>&vi) {clock_t start = clock();sort(vi.begin(),vi.end());return clock() - start; }clock_t getTime(list<int>&li, vector<int>&vi){clock_t start = clock();copy2(li, vi);return clock() - start; }void copy2(list<int> &li, vector<int> &vi) {vi.clear();for (int e : li) {vi.push_back(e);}sort(vi.begin(), vi.end());li.clear();for (int e : vi) {li.push_back(e);} }
第十题
原题没意思，这里我加以改编题目拓展了一下。
要求：实现一个书单相关功能，使其能够实现如下功能（使用vector<shared_ptr<Review>>存储书籍信息）
- 按原始顺序显示
- 按字母表顺序显示
- 按评级升序显示
- 按评级降序显示
- 按价格升序显示
- 按价格降序显示
- 退出
假设书单内容为如下：
- Harry Potter and the Goblet of Fire 9 ￥68.5
- To Kill a Mockingbird 7 ￥78
- Pride and Prejudice 8 ￥70.50
- Fifty Shades of Grey 5 ￥71
- Great Expectations 7 ￥ 45
解答：
#include<iostream> #include<vector> #include<memory> #include<string> #include<algorithm> #include<iterator>using namespace std; typedef struct Review {string name;int rate;double price; }Review;class BookList { private:vector<shared_ptr<Review>> books;static bool cmpByAlpha(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second);static bool cmpByRate(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second);static bool cmpByPrice(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second);void out(vector<shared_ptr<Review>> b = {}); public:BookList(vector<shared_ptr<Review>> &arr);void outByInit();void outByAlpha(bool sequence = true);void outByRate(bool sequence = true);void outByPrice(bool sequence = true); };bool BookList::cmpByAlpha(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second) {if(first->name >= second->name)return false;return true; }bool BookList::cmpByRate(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second) {if (first->rate >= second->rate)return false;elsereturn true; }bool BookList::cmpByPrice(shared_ptr<Review> first, shared_ptr<Review> second) {if (first->price >= second->price)return false;elsereturn true; }void BookList::out(vector<shared_ptr<Review>> b) {if (b.size() == 0)b = books;for (auto e : b) {cout << "-----------------------------" << endl;cout << "name: " << e->name << endl;cout << "rate: " << e->rate << endl;cout << "price: ￥" << e->price << endl;cout << "-----------------------------" << endl << endl;} }BookList::BookList(vector<shared_ptr<Review>> &arr) {for (auto e : arr) {books.push_back(e);} }void BookList::outByInit() {cout << "按原序输出如下" << endl;out(); }void BookList::outByAlpha(bool sequence) {vector<shared_ptr<Review>> books2;copy(books.begin(), books.end(), insert_iterator<vector<shared_ptr<Review>>>(books2, books2.begin()));if (sequence) {cout << "按字母升序输出如下" << endl;sort(books2.begin(), books2.end(), BookList::cmpByAlpha);}else {cout << "按字母降序输出如下" << endl;sort(books2.rbegin(), books2.rend(), BookList::cmpByAlpha);}out(books2); }void BookList::outByRate(bool sequence) {vector<shared_ptr<Review>> books2;copy(books.begin(), books.end(), insert_iterator<vector<shared_ptr<Review>>>(books2, books2.begin()));if (sequence) {cout << "按评级升序输出如下" << endl;sort(books2.begin(), books2.end(), BookList::cmpByRate);}else {cout << "按评级降序输出如下" << endl;sort(books2.rbegin(), books2.rend(), BookList::cmpByRate);}out(books2); }void BookList::outByPrice(bool sequence) {vector<shared_ptr<Review>> books2;copy(books.begin(), books.end(), insert_iterator<vector<shared_ptr<Review>>>(books2, books2.begin()));if (sequence) {cout << "按价格升序输出如下" << endl;sort(books2.begin(), books2.end(), cmpByPrice);}else {cout << "按价格降序输出如下" << endl;sort(books2.rbegin(), books2.rend(), cmpByPrice);}out(books2); }int main(void) {int showMenu();vector<shared_ptr<Review>> arr = { shared_ptr<Review>(new Review{"Harry Potter and the Goblet of Fire",9,68.5}),shared_ptr<Review>(new Review{"To Kill a Mockingbird", 7, 70.50}),shared_ptr<Review>(new Review{"Pride and Prejudice", 8, 70.50}),shared_ptr<Review>(new Review{" Fifty Shades of Grey", 5, 71.0}),shared_ptr<Review>(new Review{"Great Expectations", 7, 45.0}),};BookList list1(arr);int option;while ((option = showMenu()) != 0) {switch (option){default:continue; break;case 1:list1.outByInit(); break;case 2:list1.outByAlpha(); break;case 3:list1.outByAlpha(false); break;case 4:list1.outByRate(); break;case 5:list1.outByRate(false); break;case 6:list1.outByPrice(); break;case 7:list1.outByPrice(false); break;}system("pause");system("cls");}cout << endl;system("pause");return 0; }int showMenu() {cout << "本程序是一个书单打印程序，请输入整数0-7选择打印方式" << endl;cout << "1.按原序打印；" << endl;cout << "2.按字母升序打印；" << endl;cout << "3.按字母降序打印；" << endl;cout << "4.按评级升序打印；" << endl;cout << "5.按评级降序打印；" << endl;cout << "6.按价格升序打印；" << endl;cout << "7.按价格降序打印；" << endl;cout << "0.退出；" << endl;int input;cin >> input;return input; }这里尤其注意一个点，自定义的谓词函数不能是稳定的，因为sort()非稳定算法。所以应是当">="时返回顺序错误（false）,而写“>”会报错。
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