第三章 字符串、向量和数组
练习3.1
使用恰当的using 声明重做 1.4.1节和2.6.2节的练习。
解:
1.4.1
#include <iostream>using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){int sum = 0;for (int val = 1; val <= 10; ++val) sum += val;cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is " << sum << endl;return 0;}
2.6.2 类似
练习3.2
编写一段程序从标准输入中一次读入一行,然后修改该程序使其一次读入一个词。
解:
一次读入一行:
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::getline;int main(){string s;while (getline(cin,s)){cout << s << endl;}return 0;}
一次读入一个词
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::getline;int main(){string s;while (cin >> s){cout << s << endl;}return 0;}
练习3.3
请说明string类的输入运算符和getline函数分别是如何处理空白字符的。
解:
- 类似
is >> s的读取:string对象会忽略开头的空白并从第一个真正的字符开始,直到遇见下一空白为止。 - 类似
getline(is, s)的读取:string对象会从输入流中读取字符,直到遇见换行符为止。
练习3.4
编写一段程序读取两个字符串,比较其是否相等并输出结果。如果不相等,输出比较大的那个字符串。改写上述程序,比较输入的两个字符串是否等长,如果不等长,输出长度较大的那个字符串。
解:
比较大的
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string str1, str2;while (cin >> str1 >> str2){if (str1 == str2)cout << "The two strings are equal." << endl;elsecout << "The larger string is " << ((str1 > str2) ? str1 : str2);}return 0;}
长度大的
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string str1, str2;while (cin >> str1 >> str2){if (str1.size() == str2.size())cout << "The two strings have the same length." << endl;elsecout << "The longer string is " << ((str1.size() > str2.size()) ? str1 : str2) << endl;}return 0;}
练习3.5
编写一段程序从标准输入中读入多个字符串并将他们连接起来,输出连接成的大字符串。然后修改上述程序,用空格把输入的多个字符串分割开来。
解:
未隔开的:
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string result, s;while (cin >> s){result += s;}cout << result << endl;return 0;}
隔开的:
#include <iostream>#include <string>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string result, s;while (cin >> s){result += s + " ";}cout << result << endl;return 0;}
练习3.6
编写一段程序,使用范围for语句将字符串内所有字符用X代替。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string s = "this is a string";for (auto &x : s){x = 'X';}cout << s << endl;return 0;}
练习3.7
就上一题完成的程序而言,如果将循环控制的变量设置为char将发生什么?先估计一下结果,然后实际编程进行验证。
解:
如果设置为char,那么原来的字符串不会发生改变。
练习3.8
分别用while循环和传统for循环重写第一题的程序,你觉得哪种形式更好呢?为什么?
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string s = "this is a string";decltype(s.size()) i = 0;while (i != s.size()){s[i] = 'X';++i;}cout << s << endl;for (i = 0; i != s.size(); ++i){s[i] = 'Y';}cout << s << endl;return 0;}
范围for语句更好,不直接操作索引,更简洁。
练习3.9
下面的程序有何作用?它合法吗?如果不合法?为什么?
string s;cout << s[0] << endl;
解:
不合法。使用下标访问空字符串是非法的行为。
练习3.10
编写一段程序,读入一个包含标点符号的字符串,将标点符号去除后输出字符串剩余的部分。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>using std::string;using std::cin;using std::cout;using std::endl;int main(){string s = "this, is. a :string!";string result;for (auto x : s){if (!ispunct(x)){result += x;}}cout << result << endl;return 0;}
练习3.11
下面的范围for语句合法吗?如果合法,c的类型是什么?
const string s = "Keep out!";for(auto &c : s){ /* ... */ }
解:
要根据for循环中的代码来看是否合法,c是string 对象中字符的引用,s是常量。因此如果for循环中的代码重新给c赋值就会非法,如果不改变c的值,那么合法。
练习3.12
下列vector对象的定义有不正确的吗?如果有,请指出来。对于正确的,描述其执行结果;对于不正确的,说明其错误的原因。
vector<vector<int>> ivec; // 在C++11当中合法vector<string> svec = ivec; // 不合法,类型不一样vector<string> svec(10, "null"); // 合法
练习3.13
下列的vector对象各包含多少个元素?这些元素的值分别是多少?
vector<int> v1; // size:0, no values.vector<int> v2(10); // size:10, value:0vector<int> v3(10, 42); // size:10, value:42vector<int> v4{ 10 }; // size:1, value:10vector<int> v5{ 10, 42 }; // size:2, value:10, 42vector<string> v6{ 10 }; // size:10, value:""vector<string> v7{ 10, "hi" }; // size:10, value:"hi"
练习3.14
编写一段程序,用cin读入一组整数并把它们存入一个vector对象。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;int main(){vector<int> v;int i;while (cin >> i){v.push_back(i);}return 0;}
练习3.15
改写上题程序,不过这次读入的是字符串。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;using std::string;int main(){vector<string> v;string i;while (cin >> i){v.push_back(i);}return 0;}
练习3.16
编写一段程序,把练习3.13中vector对象的容量和具体内容输出出来
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;using std::string;int main(){vector<int> v1; // size:0, no values.vector<int> v2(10); // size:10, value:0vector<int> v3(10, 42); // size:10, value:42vector<int> v4{ 10 }; // size:1, value:10vector<int> v5{ 10, 42 }; // size:2, value:10, 42vector<string> v6{ 10 }; // size:10, value:""vector<string> v7{ 10, "hi" }; // size:10, value:"hi"cout << "v1 size :" << v1.size() << endl;cout << "v2 size :" << v2.size() << endl;cout << "v3 size :" << v3.size() << endl;cout << "v4 size :" << v4.size() << endl;cout << "v5 size :" << v5.size() << endl;cout << "v6 size :" << v6.size() << endl;cout << "v7 size :" << v7.size() << endl;cout << "v1 content: ";for (auto i : v1){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v2 content: ";for (auto i : v2){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v3 content: ";for (auto i : v3){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v4 content: ";for (auto i : v4){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v5 content: ";for (auto i : v5){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v6 content: ";for (auto i : v6){cout << i << " , ";}cout << endl;cout << "v7 content: ";for (auto i : v7){cout << i << " , ";}cout << endl;return 0;}
练习3.17
从cin读入一组词并把它们存入一个vector对象,然后设法把所有词都改为大写形式。输出改变后的结果,每个词占一行。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;using std::string;int main(){vector<string> v;string s;while (cin >> s){v.push_back(s);}for (auto &str : v){for (auto &c : str){c = toupper(c);}}for (auto i : v){cout << i << endl;}return 0;}
练习3.18
下面的程序合法吗?如果不合法,你准备如何修改?
vector<int> ivec;ivec[0] = 42;
解:
不合法。应改为:
ivec.push_back(42);
练习3.19
如果想定义一个含有10个元素的vector对象,所有元素的值都是42,请例举三种不同的实现方法,哪种方式更好呢?
如下三种:
vector<int> ivec1(10, 42);vector<int> ivec2{ 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42 };vector<int> ivec3;for (int i = 0; i < 10; ++i)ivec3.push_back(42);
第一种方式最好。
练习3.20
读入一组整数并把他们存入一个vector对象,将每对相邻整数的和输出出来。改写你的程序,这次要求先输出第一个和最后一个元素的和,接着输出第二个和倒数第二个元素的和,以此类推。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;using std::string;int main(){vector<int> ivec;int i;while (cin >> i){ivec.push_back(i);}for (int i = 0; i < ivec.size() - 1; ++i){cout << ivec[i] + ivec[i + 1] << endl;}//---------------------------------cout << "---------------------------------" << endl;int m = 0;int n = ivec.size() - 1;while (m < n){cout << ivec[m] + ivec[n] << endl;++m;--n;}return 0;}
练习3.21
请使用迭代器重做3.3.3节的第一个练习。
解:
#include <vector>#include <iterator>#include <string>#include <iostream>using std::vector;using std::string;using std::cout;using std::endl;void check_and_print(const vector<int>& vec){cout << "size: " << vec.size() << " content: [";for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)cout << *it << (it != vec.end() - 1 ? "," : "");cout << "]\n" << endl;}void check_and_print(const vector<string>& vec){cout << "size: " << vec.size() << " content: [";for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)cout << *it << (it != vec.end() - 1 ? "," : "");cout << "]\n" << endl;}int main(){vector<int> v1;vector<int> v2(10);vector<int> v3(10, 42);vector<int> v4{ 10 };vector<int> v5{ 10, 42 };vector<string> v6{ 10 };vector<string> v7{ 10, "hi" };check_and_print(v1);check_and_print(v2);check_and_print(v3);check_and_print(v4);check_and_print(v5);check_and_print(v6);check_and_print(v7);return 0;}
练习3.22
修改之前那个输出text第一段的程序,首先把text的第一段全部改成大写形式,然后输出它。
解: 略
练习3.23
编写一段程序,创建一个含有10个整数的vector对象,然后使用迭代器将所有元素的值都变成原来的两倍。输出vector对象的内容,检验程序是否正确。
解:
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){vector<int> v(10, 1);for (auto it=v.begin(); it!=v.end(); it++){*it *= 2;}for (auto one : v){cout << one <<endl;}return 0;}
练习3.24
请使用迭代器重做3.3.3节的最后一个练习。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cctype>#include <vector>using std::cin;using std::cout;using std::endl;using std::vector;using std::string;int main(){vector<int> ivec;int i;while (cin >> i){ivec.push_back(i);}for (auto it = ivec.begin(); it != ivec.end() - 1; ++it){cout << *it + *(it + 1) << endl;}//---------------------------------cout << "---------------------------------" << endl;auto it1 = ivec.begin();auto it2 = ivec.end() - 1;while (it1 < it2){cout << *it1 + *it2 << endl;++it1;--it2;}return 0;}
练习3.25
3.3.3节划分分数段的程序是使用下标运算符实现的,请利用迭代器改写该程序实现完全相同的功能。
解:
#include <vector>#include <iostream>using std::vector; using std::cout; using std::cin; using std::endl;int main(){vector<unsigned> scores(11, 0);unsigned grade;while (cin >> grade){if (grade <= 100)++*(scores.begin() + grade / 10);}for (auto s : scores)cout << s << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.26
在100页的二分搜索程序中,为什么用的是 mid = beg + (end - beg) / 2, 而非 mid = (beg + end) / 2 ; ?
解:
因为两个迭代器相互之间支持的运算只有 - ,而没有 + 。
但是迭代器和迭代器差值(整数值)之间支持 +。
练习3.27
假设txt_size是一个无参函数,它的返回值是int。请回答下列哪个定义是非法的,为什么?
unsigned buf_size = 1024;(a) int ia[buf_size];(b) int ia[4 * 7 - 14];(c) int ia[txt_size()];(d) char st[11] = "fundamental";
解:
- (a) 非法。维度必须是一个常量表达式。
- (b) 合法。
- (c) 非法。txt_size() 的值必须要到运行时才能得到。
- (d) 非法。数组的大小应该是12。
练习3.28
下列数组中元素的值是什么?
string sa[10];int ia[10];int main() {string sa2[10];int ia2[10];}
解:
数组的元素会被默认初始化。
sa的元素值全部为空字符串,ia 的元素值全部为0。
sa2的元素值全部为空字符串,ia2的元素值全部未定义。
练习3.29
相比于vector 来说,数组有哪些缺点,请例举一些。
解:
- 数组的大小是确定的。
- 不能随意增加元素。
- 不允许拷贝和赋值。
练习3.30
指出下面代码中的索引错误。
constexpr size_t array_size = 10;int ia[array_size];for (size_t ix = 1; ix <= array_size; ++ix)ia[ix] = ix;
解:
当ix增长到 10 的时候,ia[ix]的下标越界。
练习3.31
编写一段程序,定义一个含有10个int的数组,令每个元素的值就是其下标值。
#include <iostream>using std::cout; using std::endl;int main(){int arr[10];for (auto i = 0; i < 10; ++i) arr[i] = i;for (auto i : arr) cout << i << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.32
将上一题刚刚创建的数组拷贝给另一数组。利用vector重写程序,实现类似的功能。
#include <iostream>#include <vector>using std::cout; using std::endl; using std::vector;int main(){// arrayint arr[10];for (int i = 0; i < 10; ++i) arr[i] = i;int arr2[10];for (int i = 0; i < 10; ++i) arr2[i] = arr[i];// vectorvector<int> v(10);for (int i = 0; i != 10; ++i) v[i] = arr[i];vector<int> v2(v);for (auto i : v2) cout << i << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.33
对于104页的程序来说,如果不初始化scores将会发生什么?
解:
数组中所有元素的值将会未定义。
练习3.34
假定p1 和 p2 都指向同一个数组中的元素,则下面程序的功能是什么?什么情况下该程序是非法的?
p1 += p2 - p1;
解:
将 p1 移动到 p2 的位置。任何情况下都合法。
练习3.35
编写一段程序,利用指针将数组中的元素置为0。
解:
#include <iostream>using std::cout; using std::endl;int main(){const int size = 10;int arr[size];for (auto ptr = arr; ptr != arr + size; ++ptr) *ptr = 0;for (auto i : arr) cout << i << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.36
编写一段程序,比较两个数组是否相等。再写一段程序,比较两个vector对象是否相等。
解:
#include <iostream>#include <vector>#include <iterator>using std::begin; using std::end; using std::cout; using std::endl; using std::vector;// pb point to begin of the array, pe point to end of the array.bool compare(int* const pb1, int* const pe1, int* const pb2, int* const pe2){if ((pe1 - pb1) != (pe2 - pb2)) // have different size.return false;else{for (int* i = pb1, *j = pb2; (i != pe1) && (j != pe2); ++i, ++j)if (*i != *j) return false;}return true;}int main(){int arr1[3] = { 0, 1, 2 };int arr2[3] = { 0, 2, 4 };if (compare(begin(arr1), end(arr1), begin(arr2), end(arr2)))cout << "The two arrays are equal." << endl;elsecout << "The two arrays are not equal." << endl;cout << "==========" << endl;vector<int> vec1 = { 0, 1, 2 };vector<int> vec2 = { 0, 1, 2 };if (vec1 == vec2)cout << "The two vectors are equal." << endl;elsecout << "The two vectors are not equal." << endl;return 0;}
练习3.37
下面的程序是何含义,程序的输出结果是什么?
const char ca[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };const char *cp = ca;while (*cp) {cout << *cp << endl;++cp;}
解:
会将ca 字符数组中的元素打印出来。但是因为没有空字符的存在,程序不会退出循环。
练习3.38
在本节中我们提到,将两个指针相加不但是非法的,而且也没有什么意义。请问为什么两个指针相加没有意义?
解:
将两个指针相减可以表示两个指针(在同一数组中)相距的距离,将指针加上一个整数也可以表示移动这个指针到某一位置。但是两个指针相加并没有逻辑上的意义,因此两个指针不能相加。
练习3.39
编写一段程序,比较两个 string 对象。再编写一段程序,比较两个C风格字符串的内容。
解:
#include <iostream>#include <string>#include <cstring>using std::cout; using std::endl; using std::string;int main(){// use string.string s1("Mooophy"), s2("Pezy");if (s1 == s2)cout << "same string." << endl;else if (s1 > s2)cout << "Mooophy > Pezy" << endl;elsecout << "Mooophy < Pezy" << endl;cout << "=========" << endl;// use C-Style character strings.const char* cs1 = "Wangyue";const char* cs2 = "Pezy";auto result = strcmp(cs1, cs2);if (result == 0)cout << "same string." << endl;else if (result < 0)cout << "Wangyue < Pezy" << endl;elsecout << "Wangyue > Pezy" << endl;return 0;}
练习3.40
编写一段程序,定义两个字符数组并用字符串字面值初始化它们;接着再定义一个字符数组存放前面两个数组连接后的结果。使用strcpy和strcat把前两个数组的内容拷贝到第三个数组当中。
解:
#include <iostream>#include <cstring>const char cstr1[]="Hello";const char cstr2[]="world!";int main(){constexpr size_t new_size = strlen(cstr1) + strlen(" ") + strlen(cstr2) +1;char cstr3[new_size];strcpy(cstr3, cstr1);strcat(cstr3, " ");strcat(cstr3, cstr2);std::cout << cstr3 << std::endl;}
练习3.41
编写一段程序,用整型数组初始化一个vector对象。
#include <iostream>#include <vector>using std::vector; using std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end;int main(){int arr[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };vector<int> v(begin(arr), end(arr));for (auto i : v) cout << i << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.42
编写一段程序,将含有整数元素的 vector 对象拷贝给一个整型数组。
解:
#include <iostream>#include <vector>using std::vector; using std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end;int main(){vector<int> v{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };int arr[10];for (int i = 0; i != v.size(); ++i) arr[i] = v[i];for (auto i : arr) cout << i << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.43
编写3个不同版本的程序,令其均能输出ia的元素。
版本1使用范围for语句管理迭代过程;版本2和版本3都使用普通for语句,其中版本2要求使用下标运算符,版本3要求使用指针。
此外,在所有3个版本的程序中都要直接写出数据类型,而不能使用类型别名、auto关键字和decltype关键字。
解:
#include <iostream>using std::cout; using std::endl;int main(){int arr[3][4] ={{ 0, 1, 2, 3 },{ 4, 5, 6, 7 },{ 8, 9, 10, 11 }};// range forfor (const int(&row)[4] : arr)for (int col : row) cout << col << " ";cout << endl;// for loopfor (size_t i = 0; i != 3; ++i)for (size_t j = 0; j != 4; ++j) cout << arr[i][j] << " ";cout << endl;// using pointers.for (int(*row)[4] = arr; row != arr + 3; ++row)for (int *col = *row; col != *row + 4; ++col) cout << *col << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.44
改写上一个练习中的程序,使用类型别名来代替循环控制变量的类型。
解:
#include <iostream>using std::cout; using std::endl;int main(){int ia[3][4] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };// a range for to manage the iteration// use type aliasusing int_array = int[4];for (int_array& p : ia)for (int q : p)cout << q << " ";cout << endl;// ordinary for loop using subscriptsfor (size_t i = 0; i != 3; ++i)for (size_t j = 0; j != 4; ++j)cout << ia[i][j] << " ";cout << endl;// using pointers.// use type aliasfor (int_array* p = ia; p != ia + 3; ++p)for (int *q = *p; q != *p + 4; ++q)cout << *q << " ";cout << endl;return 0;}
练习3.45
再一次改写程序,这次使用 auto 关键字。
解:
#include <iostream>using std::cout; using std::endl;int main(){int ia[3][4] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };// a range for to manage the iterationfor (auto& p : ia)for (int q : p)cout << q << " ";cout << endl;// ordinary for loop using subscriptsfor (size_t i = 0; i != 3; ++i)for (size_t j = 0; j != 4; ++j)cout << ia[i][j] << " ";cout << endl;// using pointers.for (auto p = ia; p != ia + 3; ++p)for (int *q = *p; q != *p + 4; ++q)cout << *q << " ";cout << endl;return 0;}
