实验任务1：
1 #pragma once
2 #include <iostream>
3 #include <string>
4 using std::string;
5 using std::cout;
6
7 // 按钮类
8 class Button {
9 public:
10 Button(const string &text);
11 string get_label() const;
12 void click();
13 private:
14 string label;
15 };
16
17 Button::Button(const string &text): label{text} {}
18
19 inline string Button::get_label() const {
20 return label;
21 }
22
23 void Button::click() {
24 cout << "Button '" << label << "' clicked\n";
25 }
button.hpp
1 #pragma once
2 #include "button.hpp"
3 #include <vector>
4 #include <iostream>
5 using std::vector;
6 using std::cout;
7 using std::endl;
8
9 // 窗口类
10 class Window {
11 public:
12 Window(const string &win_title);
13 void display() const;
14 void close();
15 void add_button(const string &label);
16 private:
17 string title;
18 vector<Button> buttons;
19 };
20
21 Window::Window(const string &win_title): title{win_title} {
22 buttons.push_back(Button("close"));
23 }
24
25 inline void Window::display() const {
26 string s(40, '*');
27 cout << s << endl;
28 cout << "window title: " << title << endl;
29 cout << "It has " << buttons.size() << " buttons: " << endl;
30 for(const auto &i: buttons)
31 cout << i.get_label() << " button" << endl;
32 cout << s << endl;
33 }
34
35 void Window::close() {
36 cout << "close window '" << title << "'" << endl;
37 buttons.at(0).click();
38 }
39
40 void Window::add_button(const string &label) {
41 buttons.push_back(Button(label));
42 }
window.hpp
1 #include "window.hpp"
2 #include <iostream>
3 using std::cout;
4 using std::cin;
5
6 void test() {
7 Window w1("new window");
8 w1.add_button("maximize");
9 w1.display();
10 w1.close();
11 }
12
13 int main() {
14 cout << "用组合类模拟简单GUI:\n";
15 test();
16 }
task1.cpp
问题1：
1. 自定义的类：
Button 类
Window 类
2. 使用到的标准库类：
std::string：用于处理字符串。
std::vector：用于存储 `Button` 对象的动态数组。
std::cout：用于输出信息到控制台。
3. 组合关系：
window---{string,button vector}
button----{string}
问题2：
回答：
1. 适合添加 const 的成员函数：
button 中click可以加const,因为它没改变类的成员。
Window中的close 也可以加const.
2. 适合设置成 inline 的成员函数：
Button 类中的click函数可以考虑设置为 inline，因为它是一个简单的函数，通常会在头文件中定义以提高效率。
Window 类中的 display() 函数可以考虑设置为 inline，如果它的实现较简单且频繁调用。
问题3：
回答：
功能是创建一个有40个‘*’的字符串，美化运行窗口，增强终端可读性和易用性
实验任务2：
1 #include <iostream>
2 #include <vector>
3 using namespace std;
4 void output1(const vector<int> &v) {
5 for(auto &i: v)
6 cout << i << ", ";
7 cout << "\b\b \n";
8 }
9 void output2(const vector<vector<int>> v) {
10 for(auto &i: v) {
11 for(auto &j: i)
12 cout << j << ", ";
13 cout << "\b\b \n";
14 }
15 }
16 void test1() {
17 vector<int> v1(5, 42);
18 const vector<int> v2(v1);
19 v1.at(0) = -999;
20 cout << "v1: "; output1(v1);
21 cout << "v2: "; output1(v2);
22 cout << "v1.at(0) = " << v1.at(0) << endl;
23 cout << "v2.at(0) = " << v2.at(0) << endl;
24 }
25 void test2() {
26 vector<vector<int>> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};
27 const vector<vector<int>> v2(v1);
28 v1.at(0).push_back(-999);
29 cout << "v1: \n"; output2(v1);
30 cout << "v2: \n"; output2(v2);
31 vector<int> t1 = v1.at(0);
32 cout << t1.at(t1.size()-1) << endl;
33 const vector<int> t2 = v2.at(0);
34 cout << t2.at(t2.size()-1) << endl;
35 }
36 int main() {
37 cout << "测试1:\n";
38 test1();
39 cout << "\n测试2:\n";
40 test2();
41 }
task2.cpp
问题1：
vector<int> v1(5, 42);：创建一个包含5个元素，值为42的向量。
const vector<int> v2(v1);：使用v1初始化v2，进行深复制，v2的内容与v1相同，但它们是独立的。
v1.at(0) = -999;：修改v1的第一个元素为-999。
问题2：
测试2模块中，这三行代码的功能分别是：
vector<vector<int>> v1{{1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}};：创建一个二维向量，包含两个子向量。
const vector<vector<int>> v2(v1);：深复制v1到v2，v2的内容与v1相同。
v1.at(0).push_back(-999);：在v1的第一个子向量中添加元素-999。
问题3：
测试2模块中，这四行代码的功能分别是：
vector<int> t1 = v1.at(0);：定义一个整数容器t1,将v1中索引为0的容器的元素赋给它；
cout << t1.at(t1.size()-1)<<endl;：输出t1中最后一个元素并换行；
const vector<int> t2 = v2.at(0);：获取v2的第一个子向量并赋值给t2。
cout << t2.at(t2.size()-1) << endl;：输出t2的最后一个元素。
问题4：
根据执行结果，反向分析、推断：
① 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。
② 是，模板类vector的接口at()，确实至少需要提供一个const成员函数作为接口，以便在需要只读访问时使用。
实验任务3：
1 #pragma once
2 #include <iostream>
3 #include <cassert>
4 using std::cout;
5 using std::endl;
6
7 // 动态int数组对象类
8 class vectorInt {
9 public:
10 vectorInt(int n); // 构造函数，指定大小
11 vectorInt(int n, int value); // 构造函数，指定大小并初始化
12 vectorInt(const vectorInt &vi); // 复制构造函数
13 ~vectorInt(); // 析构函数
14
15 int& at(int index); // 返回指定索引的元素引用
16 const int& at(int index) const; // 返回指定索引的元素常量引用
17 vectorInt& assign(const vectorInt &v); // 赋值操作
18 int get_size() const; // 返回数组大小
19
20 private:
21 int size; // 数组大小
22 int *ptr; // 指向动态数组的指针
23 };
24
25 // 构造函数实现
26 vectorInt::vectorInt(int n) : size{n}, ptr{new int[size]} {
27 }
28
29 vectorInt::vectorInt(int n, int value) : size{n}, ptr{new int[size]} {
30 for (auto i = 0; i < size; ++i)
31 ptr[i] = value;
32 }
33
34 vectorInt::vectorInt(const vectorInt &vi) : size{vi.size}, ptr{new int[size]} {
35 for (auto i = 0; i < size; ++i)
36 ptr[i] = vi.ptr[i];
37 }
38
39 vectorInt::~vectorInt() {
40 delete[] ptr; // 释放动态数组内存
41 }
42
43 const int& vectorInt::at(int index) const {
44 assert(index >= 0 && index < size);
45 return ptr[index];
46 }
47
48 int& vectorInt::at(int index) {
49 assert(index >= 0 && index < size);
50 return ptr[index];
51 }
52
53 vectorInt& vectorInt::assign(const vectorInt &v) {
54 delete[] ptr; // 释放原有内存
55 size = v.size;
56 ptr = new int[size];
57 for (int i = 0; i < size; ++i)
58 ptr[i] = v.ptr[i];
59 return *this;
60 }
61
62 int vectorInt::get_size() const {
63 return size;
64 }
vectorInt.hpp
1 #include "vectorInt.hpp"
2 #include <iostream>
3 using std::cin;
4 using std::cout;
5
6 void output(const vectorInt &vi) {
7 for (auto i = 0; i < vi.get_size(); ++i)
8 cout << vi.at(i) << ", ";
9 cout << "\b\b \n"; // 删除最后一个逗号
10 }
11
12 void test1() {
13 int n;
14 cout << "Enter n: ";
15 cin >> n;
16 vectorInt x1(n); // 创建大小为n的vectorInt对象
17 for (auto i = 0; i < n; ++i)
18 x1.at(i) = i * i; // 初始化数据
19 cout << "x1: "; output(x1);
20
21 vectorInt x2(n, 42); // 创建大小为n，所有元素初始化为42的vectorInt对象
22 vectorInt x3(x2); // 使用x2创建x3，调用复制构造函数
23
24 x2.at(0) = -999; // 修改x2的第一个元素
25 cout << "x2: "; output(x2);
26 cout << "x3: "; output(x3); // x3应保持不变
27 }
28
29 void test2() {
30 const vectorInt x(5, 42); // 创建大小为5，所有元素初始化为42的vectorInt对象
31 vectorInt y(10, 0); // 创建大小为10，所有元素初始化为0的vectorInt对象
32 cout << "y: "; output(y);
33 y.assign(x); // 将x的值赋给y
34 cout << "y: "; output(y);
35 cout << "x.at(0) = " << x.at(0) << endl; // 输出x的第一个元素
36 cout << "y.at(0) = " << y.at(0) << endl; // 输出y的第一个元素
37 }
38
39 int main() {
40 cout << "测试1: \n";
41 test1();
42 cout << "\n测试2: \n";
43 test2();
44 }
task3.cpp
问题1：复制构造函数实现为深复制。它通过分配新的内存并将原对象的内容逐个复制到新对象中，确保每个对象都有自己的独立数据。
问题2：不能运行，报错截图如下
因为返回值不是引用类型的话，就无法完成修改成员值的操作，所以会报错。有潜在安全隐患。可能会被错误调用。
问题3：assign()接口的返回值类型可以改成vectorInt，但不如使用assign()接口。返回引用（vectorInt&）可以支持链式调用，而返回值会导致对象的拷贝，增加不必要的开销。因此，返回引用更好。
实验任务4：
1 #pragma once
2 #include <iostream>
3 #include <cassert>
4 using std::cout;
5 using std::endl;
6
7 // 类Matrix的声明
8 class Matrix {
9 public:
10 Matrix(int n, int m); // 构造函数，构造一个n*m的矩阵, 初始值为value
11 Matrix(int n); // 构造函数，构造一个n*n的矩阵, 初始值为value
12 Matrix(const Matrix& x); // 复制构造函数， 使用已有的矩阵X构造
13 ~Matrix();
14
15 void set(const double* pvalue); // 用pvalue指向的连续内存块数据按行为矩阵赋值
16 void clear(); // 把矩阵对象的值置0
17
18 const double& at(int i, int j) const; // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素const引用
19 double& at(int i, int j); // 返回矩阵对象索引(i,j)的元素引用
20
21 int get_lines() const; // 返回矩阵对象行数
22 int get_cols() const; // 返回矩阵对象列数
23
24 void display() const; // 按行显示矩阵对象元素值
25
26 private:
27 int lines; // 矩阵对象内元素行数
28 int cols; // 矩阵对象内元素列数
29 double* ptr;
30 };
31
32 Matrix::Matrix(int n, int m) : lines{ n }, cols{ m }, ptr{ new double[lines * cols] } {}
33 Matrix::Matrix(int n) : lines{ n }, cols{ n }, ptr{ new double[lines * cols] } {}
34 Matrix::Matrix(const Matrix& x) : lines{ x.lines }, cols{ x.cols }, ptr{ new double[lines * cols] } {
35 for (int i = 0; i < lines * cols; ++i) {
36 ptr[i] = x.ptr[i];
37 }
38 }
39 Matrix::~Matrix() {
40 delete []ptr;
41 }
42
43
44 void Matrix::set(const double* pvalue) {
45 for (int i = 0; i < lines; ++i) {
46 for (int j = 0; j < cols; ++j) {
47 ptr[i * cols + j] = pvalue[i * cols + j];
48 }
49 }
50 }
51 void Matrix::clear() {
52 for (int i = 0; i < lines * cols; ++i) {
53 ptr[i] = 0;
54 }
55 }
56 const double& Matrix::at(int i, int j) const {
57 if(i >= 0 && i < lines && j >= 0 && j < cols)
58 return ptr[i * cols + j];
59 }
60 double& Matrix::at(int i, int j) {
61 if(i >= 0 && i < lines && j >= 0 && j < cols)
62 return ptr[i * cols + j];
63 }
64 int Matrix::get_lines() const { return lines; }
65 int Matrix::get_cols() const { return cols; }
66 void Matrix::display() const {
67 for (int i = 0; i < lines; ++i) {
68 for (int i1 = 0; i1 < cols; ++i1) {
69 cout << ptr[i * cols + i1] << ", ";
70 }
71 cout << "\b\b \n";
72 }
73 }
matrix.hpp
1 #include "matrix.hpp"
2 #include <iostream>
3 #include <cassert>
4
5 using std::cin;
6 using std::cout;
7 using std::endl;
8
9
10 const int N = 1000;
11
12 // 输出矩阵对象索引为index所在行的所有元素
13 void output(const Matrix &m, int index) {
14 assert(index >= 0 && index < m.get_lines());
15
16 for(auto j = 0; j < m.get_cols(); ++j)
17 cout << m.at(index, j) << ", ";
18 cout << "\b\b \n";
19 }
20
21
22 void test1() {
23 double x[1000] = {1,3,5,2,4,6,7,8,9};
24
25 int n, m;
26 cout << "Enter n and m: ";
27 cin >> n >> m;
28
29 Matrix m1(n, m); // 创建矩阵对象m1, 大小n×m
30 m1.set(x); // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
31
32 Matrix m2(m, n); // 创建矩阵对象m2, 大小m×n
33 m2.set(x); // 用一维数组x的值按行为矩阵m1赋值
34
35 Matrix m3(2); // 创建一个2×2矩阵对象
36 m3.set(x); // 用一维数组x的值按行为矩阵m4赋值
37
38 cout << "矩阵对象m1: \n"; m1.display(); cout << endl;
39 cout << "矩阵对象m2: \n"; m2.display(); cout << endl;
40 cout << "矩阵对象m3: \n"; m3.display(); cout << endl;
41 }
42
43 void test2() {
44 Matrix m1(2, 3);
45 m1.clear();
46
47 const Matrix m2(m1);
48 m1.at(0, 0) = -999;
49
50 cout << "m1.at(0, 0) = " << m1.at(0, 0) << endl;
51 cout << "m2.at(0, 0) = " << m2.at(0, 0) << endl;
52 cout << "矩阵对象m1第0行: "; output(m1, 0);
53 cout << "矩阵对象m2第0行: "; output(m2, 0);
54 }
55
56 int main() {
57 cout << "测试1: \n";
58 test1();
59
60 cout << "测试2: \n";
61 test2();
62 }
task4.cpp
运行结果截图：
实验任务5：
1 #pragma once
2 #include <iostream>
3 #include <string>
4 #include <vector>
5
6 using std::string;
7 using std::cout;
8 using std::endl;
9 using std::vector;
10
11 class User {
12 public:
13 User(const string& name, const string& password = "123456", const string& email = "");
14 void set_email();
15 void change_password();
16 void display();
17 private:
18 string name;
19 string password;
20 string email;
21 };
22
23 User::User(const string& name, const string& password, const string& email) : name{ name }, password{ password }, email{ email } {}
24
25 void User::set_email() {
26 string input;
27 bool c = false;
28 cout << "Enter email address: ";
29 do {
30
31 std::cin >> input;
32 size_t pos = input.find('@');
33 if (pos != string::npos) {
34 c = true;
35 }
36 else {
37 cout << "illegal email. Please re-enter email: ";
38 }
39 } while (!c);
40 email = input;
41 cout << "email is set successfully..." << endl;
42 }
43
44 void User::change_password() {
45 string old_password;
46 string new_password;
47 int cnt = 0;
48 bool correct = false;
49 cout << "Enter old password: ";
50 do {
51
52 std::cin >> old_password;
53 if (old_password == password) {
54 correct = true;
55 }
56 else {
57 cnt++;
58 if (cnt == 3) {
59 cout << "password input error. Please try after a while." << endl;
60 return;
61 }
62 cout << "password input error. Please re-enter again: ";
63 }
64 } while (!correct);
65 cout << "Enter new password: ";
66 std::cin >> new_password;
67 password = new_password;
68 cout << "new password is set successfully..." << endl;
69 }
70
71 void User::display() {
72 cout << "name: " << name << endl;
73 string showpassword(password.length(), '*');
74 cout << "pass: " << showpassword << endl;
75 cout << "email: " << email << endl;
76 }
user.cpp
1 #include "user.hpp"
2 #include <iostream>
3 #include <vector>
4 #include <string>
5
6 using std::cin;
7 using std::cout;
8 using std::endl;
9 using std::vector;
10 using std::string;
11
12 void test() {
13 vector<User> user_lst;
14
15 User u1("Alice", "2024113", "[email protected]");
16 user_lst.push_back(u1);
17 cout << endl;
18
19 User u2("Bob");
20 u2.set_email();
21 u2.change_password();
22 user_lst.push_back(u2);
23 cout << endl;
24
25 User u3("Hellen");
26 u3.set_email();
27 u3.change_password();
28 user_lst.push_back(u3);
29 cout << endl;
30
31 cout << "There are " << user_lst.size() << " users. they are: " << endl;
32 for(auto &i: user_lst) {
33 i.display();
34 cout << endl;
35 }
36 }
37
38 int main() {
39 test();
40 }
task5.cpp
实验结果：
实验任务6：
1 #include"account.h"
2 #include<iostream>
3
4 using namespace std;
5
6 int main()
7 {
8 Date date(2008, 11, 1);
9
10 SavingsAccount accounts[] =
11 {
12 SavingsAccount(date, "03755217", 0.015),
13 SavingsAccount(date, "02342342", 0.015)
14 };
15 const int n = sizeof(accounts) / sizeof(SavingsAccount);
16
17 accounts[0].deposit(Date(2008, 11, 5), 5000, "salary");
18 accounts[1].deposit(Date(2008, 11, 25), 10000, "sell stock 0323");
19 accounts[0].deposit(Date(2008, 12, 5), 5500, "salary");
20 accounts[1].withdraw(Date(2008, 12, 20), 4000, "buy a laptop");
21
22 cout << endl;
23 for (int i = 0; i < n; i++)
24 {
25 accounts[i].settle(Date(2009, 1, 1));
26 accounts[i].show();
27 cout << endl;
28 }
29 cout << "Total: " << SavingsAccount::getTotal() << endl;
30 return 0;
31 }
6_25
#include "account.h"
#include<cmath>
#include<iostream>
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; //保留小数点后两位
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)); //计算年息
if (interest != 0)
record(date, interest, "interest");
accumulation = 0;
}
void SavingsAccount::show() const
{
cout << id << "\tBalance:" << balance;
}
account.cpp
1 #pragma once
2 #include"date.h"
3 #include<string>
4
5 class SavingsAccount
6 {
7 private:
8 std::string id;
9 double balance;
10 double rate;
11 Date lastDate;
12 double accumulation;
13 static double total;
14 void record(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
15
16 void error(const std::string& msg)const;
17
18 double accumulate(const Date& date) const
19 {
20 return accumulation + balance * date.distance(lastDate);
21
22 }
23 public:
24 SavingsAccount(const Date& date, const std::string& id, double rate);
25 const std::string& getId() const { return id; }
26 double getBalance() const { return balance; }
27
28 double getRate() const { return rate; }
29
30 static double getTotal() { return total; }
31
32 void deposit(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
33
34 void withdraw(const Date& date, double amount, const std::string& desc);
35
36 void settle(const Date& date);
37
38 void show() const;
39 };
account.h
1 #include"date.h"
2 #include<iostream>
3 #include<cstdlib>
4
5 using namespace std;
6
7 namespace
8 {
9 const int DAYS_BEFORE_MONTH[] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365 };
10 }
11 Date::Date(int year, int month, int day) :year(year), month(month), day(day)
12 {
13 if (day <= 0 || day > getMaxDay())
14 {
15 cout << "Invalid date: ";
16 show();
17 cout << endl;
18 exit(1);
19 }
20 int years = year - 1;
21 totalDays = year * 365 + years / 4 - years / 100 + years / 400 + DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1] + day;
22 if (isLeapYear() && month > 2) totalDays++;
23 }
24 int Date::getMaxDay()const
25 {
26 if (isLeapYear() && month == 2)
27 return 29;
28 else
29 return DAYS_BEFORE_MONTH[month] - DAYS_BEFORE_MONTH[month - 1];
30 }
31 void Date::show() const
32 {
33 cout << getYear() << "-" << getMonth() << "-" << getDay();
34 }
date.cpp
1 #pragma once
2 class Date
3 {
4 private:
5 int year;
6 int month;
7 int day;
8 int totalDays;
9 public:
10 Date(int year, int month, int day);
11 int getYear()const { return year; }
12 int getMonth() const { return month; }
13 int getDay()const { return day; }
14 int getMaxDay()const;
15 bool isLeapYear()const
16 {
17 return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
18 }
19 void show()const;
20 int distance(const Date& date)const
21 {
22 return totalDays - date.totalDays;
23 }
24 };
date.h
实验结果：
改进建议：
-
使用
this指针：在类的方法中，建议使用this指针来引用当前对象，以避免与参数或局部变量的名称混淆。 -
金钱处理类：在处理金钱相关的操作时，建议引入一个专门的金钱处理类，以避免由于浮点数精度问题导致的计算错误。
-
适当使用inline函数来提高程序运行效率
-
常量成员函数：对于不修改类成员变量的函数，建议将其声明为常量成员函数（使用
const）。例如，getBalance()和getId()等函数应标记为const，以明确其只读性质。
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