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实验3 类和对象_基础编程2

时间:2024-11-10 22:20:22浏览次数:1  
标签:std const cout 对象 编程 int 实验 vectorInt include

实验任务1

button.cpp源码

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cout;

// 按钮类
class Button {
public:
    Button(const string &text);
    string get_label() const;
    void click();

private:
    string label;
};

Button::Button(const string &text): label{text} {
}

inline string Button::get_label() const {
    return label;
}

void Button::click() {
    cout << "Button '" << label << "' clicked\n";
}

window.hpp源码

#pragma once
#include "button.hpp"
#include <vector>
#include <iostream>

using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

// 窗口类
class Window{
public:
    Window(const string &win_title);
    void display() const;
    void close();
    void add_button(const string &label);

private:
    string title;
    vector<Button> buttons;
};

Window::Window(const string &win_title): title{win_title} {
    buttons.push_back(Button("close"));
}

inline void Window::display() const {
    string s(40, '*');

    cout << s << endl;
    cout << "window title: " << title << endl;
    cout << "It has " << buttons.size() << " buttons: " << endl;
    for(const auto &i: buttons)
        cout << i.get_label() << " button" << endl;
    cout << s << endl;
}

void Window::close() {
    cout << "close window '" << title << "'" << endl;
    buttons.at(0).click();
}

void Window::add_button(const string &label) {
    buttons.push_back(Button(label));
}

task1.cpp源码

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

using std::cout;
using std::cin;

void test() {
    Window w1("new window");
    w1.add_button("maximize");
    w1.display();
    w1.close();
}

int main() {
    cout << "用组合类模拟简单GUI:\n";
    test();
}

运行结果截图

问题一:

这个模拟简单GUI的示例代码中,自定义了几个类?使用到了标准库的哪几个类?,哪些
类和类之间存在组合关系?

自定义了以下两个类:
Button 类:表示一个简单的按钮,具有标签和点击操作。
Window 类:表示一个窗口,可以包含多个按钮,并提供显示和关闭窗口的功能。

用到了标准库的以下3个类:
std::string:用于存储文本字符串。
std::vector:用于存储按钮的集合,使得按钮能够动态数量增加。
std::cout:用于输出文本到标准输出。

类和类之间的组合关系如下:
Window 类中包含 Button 类的实例,具体实现是通过 vector Button buttons 成员变量。表示 Window 类具有多个 Button 对象,Window 类和 Button 类之间存在组合关系。Window 是一个组合类,Button 是被组合的类。

问题二:

在自定义类Button和Window中,有些成员函数定义时加了const, 有些设置成了inline。如
果你是类的设计者,目前那些没有加const或没有设置成inline的,适合添加const,适合设置成
inline吗?陈述你的答案和理由。

不适合.
没有添加const的成员函数它们的状态可能改变,不适合加入const.
没有添加inline的成员函数它们的功能和实现都并不复杂,不适合内联。
函数标记的const与inline取决于其逻辑复杂性和是否会更改对象的状态。

问题三:

类Window的定义中,有这样一行代码,其功能是?

string s(40, ''); 的功能是创建一个 string 类型的对象 s,其内容由 40 个重复的字符 '' 组成。
使用了 string 类的构造函数,其中第一个参数 40 指定了字符串的长度,第二个参数 '*' 指定了要填充的字符。因此,执行这行代码后,s 将是一个包含 40 个星号的字符串。这个字符串常用于在 display 方法中作为视觉分隔线,使输出更加美观和易读。

实验任务2

task2.cpp源码

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void output1(const vector<int> &v) {
    for(auto &i: v)
        cout << i << ", ";
    cout << "\b\b \n";
}

void output2(const vector<vector<int>> v) {
    for(auto &i: v) {
        for(auto &j: i)
            cout << j << ", ";
        cout << "\b\b \n";
    }
}

void test1() {
    vector<int> v1(5, 42);
    const vector<int> v2(v1);

    v1.at(0) = -999;
    cout << "v1: ";  output1(v1);
    cout << "v2: ";  output1(v2);
    cout << "v1.at(0) = " << v1.at(0) << endl;
    cout << "v2.at(0) = " << v2.at(0) << endl;
}

void test2() {
    vector<vector<int>> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};
    const vector<vector<int>> v2(v1);

    v1.at(0).push_back(-999);
    cout << "v1: \n";  output2(v1);
    cout << "v2: \n";  output2(v2);

    vector<int> t1 = v1.at(0);
    cout << t1.at(t1.size()-1) << endl;
    
    const vector<int> t2 = v2.at(0);
    cout << t2.at(t2.size()-1) << endl;
}

int main() {
    cout << "测试1:\n";
    test1();

    cout << "\n测试2:\n";
    test2();
}

运行结果截图

问题一:

测试1模块中,这三行代码的功能分别是?

vector v1(5, 42);
创建一个名为 v1 的整数向量,其大小为5,所有元素初始化42。
vector v2(v1);
创建一个名为 v2 的整数向量,并用 v1 的内容进行初始化。此时,v2 也会有 5 个元素,所有元素的值均为 42。
v1.at(0) = -999;
将 v1 向量的第一个元素(索引为 0)修改为 -999。这不会影响 v2,因为 v2 是根据 v1 的初始状态复制的。

问题二:

测试2模块中,这三行代码的功能分别是?

vector<vector> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};
功能:创建一个二维整数向量 v1,并初始化为包含两个子向量:第一个子向量为 {1, 2, 3},第二个子向量为 {4, 5, 6, 7}。
const vector<vector> v2(v1);
功能:创建一个常量的二维整数向量 v2,并用 v1 的内容初始化。这表示 v2 是 v1 的一个副本,修改 v1 不会影响 v2。
v1.at(0).push_back(-999);
功能:向 v1 的第一个子向量(即 {1, 2, 3})添加元素 -999。这会将 v1 的第一个子向量修改为 {1, 2, 3, -999},而 v2 保持不变,仍为原始的数据。

问题三:

测试2模块中,这四行代码的功能分别是?

vector t1 = v1.at(0);
功能:获取 v1 的第一个子向量(现在是 {1, 2, 3, -999}),并将其赋值给整数向量 t1。此时,t1 包含 v1 的第一个子向量的所有元素。
cout << t1.at(t1.size()-1) << endl;
功能:输出 t1 的最后一个元素。由于 t1 是从 v1 获取的,而 v1 的第一个子向量的最后一个元素是 -999,所以下面的输出将是 -999。
const vector t2 = v2.at(0);
功能:获取 v2 的第一个子向量(保持不变的 {1, 2, 3}),并将其赋值给常量整数向量 t2。t2 是 v2 的第一个子向量的副本。
cout << t2.at(t2.size()-1) << endl;
功能:输出 t2 的最后一个元素。t2 包含 {1, 2, 3},因此输出将是 3。

问题四:

根据执行结果,反向分析、推断:
标准库模板类vector内部封装的复制构造函数,其实现机制是深复制还是浅复制?
模板类vector的接口at(), 是否至少需要提供一个const成员函数作为接口?

在C++标准库中,vector 的复制构造函数采用深复制的实现机制。当使用一个 vector 初始化另一个 vector 时,所有的元素都会被复制到新的 vector 中,并且两个 vector 之间不会共享元素的存储空间。在 test1 中,当修改 v1 的元素(例如,将 v1.at(0) 设置为 -999),v2 的内容不会受到影响,仍然保持初始化时的值(42)。、

是,模板类 vector 的接口 at() 至少需要提供一个 const 成员函数作为接口。这样可以确保可以安全地访问 vector 中的元素,即使是在 const 对象上使用。如果有一个 const vector 对象,通过 at() 方法访问其中的元素,此时需要提供 const 重载的 at() 方法,以保证对元素的读取是安全的。

实验任务3

vectorInt.hpp源码

#pragma once

#include <iostream>
#include <cassert>

using std::cout;
using std::endl;

// 动态int数组对象类
class vectorInt{
public:
    vectorInt(int n);
    vectorInt(int n, int value);
    vectorInt(const vectorInt &vi);
    ~vectorInt();

    int& at(int index);
    const int& at(int index) const;

    vectorInt& assign(const vectorInt &v);
    int get_size() const;

private:
    int size;
    int *ptr;       // ptr指向包含size个int的数组
};

vectorInt::vectorInt(int n): size{n}, ptr{new int[size]} {
}

vectorInt::vectorInt(int n, int value): size{n}, ptr{new int[size]} {
    for(auto i = 0; i < size; ++i)
        ptr[i] = value;
}

vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi): size{vi.size}, ptr{new int[size]} {
    for(auto i = 0; i < size; ++i)
        ptr[i] = vi.ptr[i];
}

vectorInt::~vectorInt() {
    delete [] ptr;
}

const int& vectorInt::at(int index) const {
    assert(index >= 0 && index < size);

    return ptr[index];
}

int& vectorInt::at(int index) {
    assert(index >= 0 && index < size);

    return ptr[index];
}

vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &v) {  
    delete[] ptr;       // 释放对象中ptr原来指向的资源

    size = v.size;
    ptr = new int[size];

    for(int i = 0; i < size; ++i)
        ptr[i] = v.ptr[i];

    return *this;
}

int vectorInt::get_size() const {
    return size;
}

task3.cpp源码

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

using std::cin;
using std::cout;

void output(const vectorInt &vi) {
    for(auto i = 0; i < vi.get_size(); ++i)
        cout << vi.at(i) << ", ";
    cout << "\b\b \n";
}


void test1() {
    int n;
    cout << "Enter n: ";
    cin >> n;

    vectorInt x1(n);
    for(auto i = 0; i < n; ++i)
        x1.at(i) = i*i;
    cout << "x1: ";  output(x1);

    vectorInt x2(n, 42);
    vectorInt x3(x2);
    x2.at(0) = -999;
    cout << "x2: ";  output(x2);
    cout << "x3: ";  output(x3);
}

void test2() {
    const vectorInt  x(5, 42);
    vectorInt y(10, 0);

    cout << "y: ";  output(y);
    y.assign(x);
    cout << "y: ";  output(y);
    
    cout << "x.at(0) = " << x.at(0) << endl;
    cout << "y.at(0) = " << y.at(0) << endl;
}

int main() {
    cout << "测试1: \n";
    test1();

    cout << "\n测试2: \n";
    test2();
}

运行结果截图

问题一:

vectorInt类中,复制构造函数(line14)的实现,是深复制还是浅复制?

vectorInt 类中的复制构造函数(vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi)) 实现的是 深复制。

问题二:

vectorInt类中,这两个at()接口,如果返回值类型改成int而非int&(相应地,实现部分也
同步修改),测试代码还能正确运行吗?如果把line18返回值类型前面的const掉,针对这个测试
代码,是否有潜在安全隐患?尝试分析说明。

改变 at() 返回 int 将使查找更安全,但失去直接修改数组元素的能力。
移除 const 会导致在 const 对象上进行不当修改的风险,并破坏 const 的初衷,从而引发潜在的安全问题。

问题三:

vectorInt类中,assign()接口,返回值类型可以改成vectorInt吗?你的结论,及,原因分
析。

将 assign() 的返回值类型改为 vectorInt 是语法上可行的,但不建议这样做,因为它会改变函数的设计意图(不再支持链式调用)并带来性能上的开销。保持返回类型为 vectorInt&(即引用)更符合 C++ 的设计原则,并能保持该方法的灵活性和效率。

实验任务4

Matrix.hpp源码:

#pragma once

#include <iostream>
#include <cassert>

using std::cout;
using std::endl;

// 类Matrix的声明
class Matrix {
public:
    Matrix(int n, int m);           // 构造函数,构造一个n*m的矩阵, 初始值为value
    Matrix(int n);                  // 构造函数,构造一个n*n的矩阵, 初始值为value
    Matrix(const Matrix &x);        // 复制构造函数, 使用已有的矩阵X构造
    ~Matrix();

    void set(const double *pvalue);         // 用pvalue指向的连续内存块数据按行为矩阵赋值
    void clear();                           // 把矩阵对象的值置0
    
    const double& at(int i, int j) const;   // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素const引用
    double& at(int i, int j);               // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素引用
    
    int get_lines() const;                  // 返回矩阵对象行数
    int get_cols() const;                   // 返回矩阵对象列数

    void display() const;                    // 按行显示矩阵对象元素值

private:
    int lines;      // 矩阵对象内元素行数
    int cols;       // 矩阵对象内元素列数
    double *ptr;
};

// 类Matrix的实现:待补足
// xxx
Matrix::Matrix(int n, int m) {
    lines = n;
    cols = m;
    ptr = new double[n * m];
}
Matrix::Matrix(int n) {
    lines = n;
    cols = n;
    ptr = new double[n*n];
}
Matrix::Matrix(const Matrix& x) {
    lines = x.lines;
    cols = x.cols;
    ptr = new double[lines*cols];
    for (int i = 0; i <lines*cols; i++) {
        ptr[i] = x.ptr[i];

    }

}
Matrix::~Matrix() {
    delete []ptr;
} 
void Matrix::set(const double* pvalue) {
    for (int i = 0; i < cols * lines; i++) {
        ptr[i] = pvalue[i];
    }
}
void Matrix::clear() {
    for (int i = 0; i < cols * lines; i++) {
        ptr[i] = 0;
    }
}
const double& Matrix::at(int i, int j)const {
    return ptr[j*lines+i];
}
double& Matrix::at(int i, int j) {
    return ptr[j * lines + i];
}
int Matrix::get_lines()const{
    return lines;
}
int Matrix::get_cols()const {
    return cols;
}
void Matrix::display() const{
    for (int i = 0; i < lines; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {


            cout << ptr[i * cols + j] << ", " ;
      
        }
        cout << "\b\b \n";
 
    }
}

task4.cpp源码:

#include "matrix.hpp"
#include <iostream>
#include <cassert>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;


const int N = 1000;

// 输出矩阵对象索引为index所在行的所有元素
void output(const Matrix &m, int index) {
    assert(index >= 0 && index < m.get_lines());

    for(auto j = 0; j < m.get_cols(); ++j)
        cout << m.at(index, j) << ", ";
    cout << "\b\b \n";
}


void test1() {
    double x[1000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    int n, m;
    cout << "Enter n and m: ";
    cin >> n >> m;

    Matrix m1(n, m);    // 创建矩阵对象m1, 大小n×m
    m1.set(x);          // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值

    Matrix m2(m, n);    // 创建矩阵对象m1, 大小m×n
    m2.set(x);          // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值

    Matrix m3(2);       // 创建一个2×2矩阵对象
    m3.set(x);          // 用一维数组x的值按行为矩阵m4赋值

    cout << "矩阵对象m1: \n";   m1.display();  cout << endl;
    cout << "矩阵对象m2: \n";   m2.display();  cout << endl;
    cout << "矩阵对象m3: \n";   m3.display();  cout << endl;
}

void test2() {
    Matrix m1(2, 3);
    m1.clear();
    
    const Matrix m2(m1);
    m1.at(0, 0) = -999;

    cout << "m1.at(0, 0) = " << m1.at(0, 0) << endl;
    cout << "m2.at(0, 0) = " << m2.at(0, 0) << endl;
    cout << "矩阵对象m1第0行: "; output(m1, 0);
    cout << "矩阵对象m2第0行: "; output(m2, 0);
}

int main() {
    cout << "测试1: \n";
    test1();

    cout << "测试2: \n";
    test2();
}

运行测试截图

实验任务5

User.hpp源码:

#pragma once

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
class User {
public:
    User(const string& n, const string& p = "123456", const string& e = "");
    void set_email();
    void change_password();
    void display()const;
private:
    string name;
    string password;
    string email;

};
User::User(const string& n, const string& p, const  string& e) {
    name = n;
    password = p;
    email = e;
}
void User::set_email() {
    cout << "Enter email address:";
    string em;
    cin >> em;
    while (1) {
        if (em.find('@') == string::npos)
        {
            cout << "illegal email.Please re-enter email:";
            cin >> em;
        }
        else {
            email = em;
            cout << "email is set sucessfully..." << endl;
            break;
        }
    }
}
void User::change_password() {
    cout << "Enter old password: ";
    string ppassword;
    string newpassword;
    cin >> ppassword;
    int h = 1;
    while(h<3) {
        if (password == ppassword) {
            cout << "Enter newpassword:";

            cin >> newpassword;
            password = newpassword;
            cout << "new password is set sucessfully..." << endl;
            break;
        }
        else
        {
            cout << "password input error.Please re-enter again: ";
            cin >> ppassword;
            h++;
        }
    }
    if (h == 3)cout << "password input error.Please try after a while" << endl;
}
void User::display() const {
    cout << "name:   " << name << endl;
    cout << "pass:   ";
    for (int i = 0; i < password.length(); i++)
        cout << "*";
    cout << endl;
    cout << "email:  " << email << endl;

}

task5.cpp源码

#include "user.hpp"
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

void test() {
    vector<User> user_lst;

    User u1("Alice", "2024113", "[email protected]");
    user_lst.push_back(u1);
    cout << endl;

    User u2("Bob");
    u2.set_email();
    u2.change_password();
    user_lst.push_back(u2);
    cout << endl;

    User u3("Hellen");
    u3.set_email();
    u3.change_password();
    user_lst.push_back(u3);
    cout << endl;

    cout << "There are " << user_lst.size() << " users. they are: " << endl;
    for (auto& i : user_lst) {
        i.display();
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    test();
}

运行测试截图

实验任务6

date.h源码

#pragma once
#ifndef   DATE H
#define  DATE H
class Date {
private:
    int year;
    int month;
    int day;
    int totalDays;
public:
    Date(int year, int month, int day);
    int getYear()const { return year; }
    int getMonth()const { return month; }
    int getDay()const { return day; }
    int getMaxDay()const;
    bool isLeapYear()const {
        return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
    }
    void show()const;
    int distance(const Date& date)const {
        return totalDays - date.totalDays;
    }
};
#endif //DATE H

date.cpp源码

#include"date.h"
#include<iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
namespace {
    const int DAYS_BEFORE_MONTH[] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365 };
}
Date::Date(int year, int month, int day) :year{ year }, month{ month }, day{ day } {
    if (day <= 0 || day > getMaxDay()) {
        cout << "Invalid date:";
        show();
        cout << endl;
        exit(1);
    }
    int years = year - 1;
    totalDays = years * 365 + years / 4 - years / 100 + years / 400 + DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1] + day;
    if (isLeapYear() && month > 2)totalDays++;
}
int Date::getMaxDay()const {
    if (isLeapYear() && month == 2)
        return 29;
    else
        return DAYS_BEFORE_MONTH[month] - DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1];
}
void Date::show()const {
    cout << getYear() << "-" << getMonth() << "-" << getDay();
}

account.h源码

#pragma once
#ifndef  ACCOUNT H
#define  ACCOUNT H
#include"date.h"
#include<string>
class SavingsAccount {
private:
    std::string id;
    double balance;
    double rate;
    Date lastDate;
    double accumulation;
    static double total;

    void record(const Date& date, double amount, const std::string& desc);

    void error(const std::string& msg)const;

    double accumulate(const Date& date)const {
        return accumulation + balance * date.distance(lastDate);
    }
public:
    SavingsAccount(const Date& date, const std::string& id, double rate);
    const std::string& getId()const { return id; }
    double getBalance()const { return balance; }
    double getRate()const { return rate; }
    static double getTotal() { return total; }

    void deposit(const Date& date, double amount, const std::string& desc);

    void withdraw(const Date& date, double amount, const std::string& desc);

    void settle(const Date& date);

    void show()const;
};
#endif//  ACCOUNT H

account.cpp源码

#include"account.h"
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
double SavingsAccount::total = 0;

SavingsAccount::SavingsAccount(const Date& date, const string& id, double rate) :id{ id }, balance{ 0 }, rate{ rate }, lastDate{ date }, accumulation{ 0 } {
    date.show();
    cout << "\t#" << id << "created" << endl;
}

void SavingsAccount::record(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    accumulation = accumulate(date);
    lastDate = date;
    amount = floor(amount * 100 + 0.5) / 100;
    balance+= amount;
    total += amount;
    date.show();
    cout << "\t#" << id << "\t" << amount << "\t" << balance << "\t" << desc << endl;
}

void SavingsAccount::error(const string& msg)const {
    cout << "Error(#" << id << "):" << msg << endl;
}

void SavingsAccount::deposit(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    record(date, amount, desc);
}

void SavingsAccount::withdraw(const Date& date, double amount, const string& desc) {
    if (amount > getBalance())
        error("not enough money");
    else
        record(date, -amount, desc);
}

void SavingsAccount::settle(const Date& date) {
    double interest = accumulate(date) * rate / date.distance(Date(date.getYear() - 1, 1, 1));
    if (interest != 0)
        record(date, interest, "interest");
    accumulation = 0;
}

void SavingsAccount::show()const {
    cout << id << "\tBalance:" << balance;
}

6_25.cpp源码

#include"account.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
    Date date(2008, 11, 1);

    SavingsAccount accounts[] = {
        SavingsAccount(date,"03755217",0.015),SavingsAccount(date,"02342342",0.015)
    };
    const int n = sizeof(accounts) / sizeof(SavingsAccount);

    accounts[0].deposit(Date(2008, 11, 5), 5000, "salary");
    accounts[1].deposit(Date(2008, 11, 25), 10000, "sell stock 0323");

    accounts[0].deposit(Date(2008, 12, 5), 5500, "salary");
    accounts[1].withdraw(Date(2008, 12, 20), 4000, "buy a laptop");

    cout << endl;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        accounts[i].settle(Date(2009, 1, 1));
        accounts[i].show();
        cout << endl;
    }
    cout << "Total:" << SavingsAccount::getTotal() << endl;
    return 0;
}

运行测试截图

标签:std,const,cout,对象,编程,int,实验,vectorInt,include
From: https://www.cnblogs.com/zzy321302/p/18525791

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