第3章C++上机实验指导





3.1上机实验题
3.1.1实验1上机环境和C++基础编程练习
1. 实验目的

（1） 了解Visual C++或CodeBlocks集成开发环境，或Linux下的C++开发环境。
（2） 熟悉集成开发环境的基本编辑命令及其功能键，练习使用常用功能菜单命令。
（3） 学习完整的C++程序开发过程(编译、连接、调试、运行及查看结果)。
（4） 理解简单的C++程序结构。
（5） 掌握C++基本数据类型变量、常量的使用，理解其内存的概念。
（6） 学习C++中各种运算式的使用。
2. 实验内容
编写程序实现求解二次方程的解。
基本要求如下： 
（1） 仔细阅读上机实验环境指导，熟悉上机环境。
（2） 设置用户目录路径，编写程序，编译、调试并查看运行结果。
（3） 学习如何根据编译信息定位并排除语法错误和语法警告。
（4） 学习并模仿主教材上的程序编写风格，养成良好编程习惯。
3.1.2实验2控制结构编程练习
1. 实验目的

（1） 理解C++程序的控制结构。
（2） 熟练使用条件判断。
（3） 熟练使用各种循环结构。
（4） 进一步提高程序调试与修改编译错误的能力。
（5） 注意提高程序的可读性。
2. 实验内容
编写程序模拟实现以下游戏： 
现有两人玩猜拳游戏，每人可用拳头表示3种物体(石头(rock)、剪刀(scissors)和布(cloth))中的一种，两人同时出拳，游戏胜负规则如下。
（1） 石头对剪刀： 石头赢； 
（2） 剪刀对布： 剪刀赢； 
（3） 布对石头： 布赢。
3.1.3实验3函数编程练习
1. 实验目的

（1） 掌握函数的声明、定义方法。
（2） 理解函数参数的传递。
（3） 掌握函数调用方法。
2. 实验内容
(1) 编写一个函数Take()，该函数返回正整数n的第k位数字。例如，如果n为543210，则调用函数Take(n,0)返回数字0，而调用函数Take(n,3)返回数字3。注意，数字的位次顺序为从右到左，从0开始。
(2) 编写一个带默认参数的函数，计算4次多项式的值，并测试该函数。
3.1.4实验4构造数据类型编程练习
1. 实验目的

（1） 理解数组的概念，掌握数组应用的一般方法。
（2） 理解指针的概念，掌握指针的使用。
（3） 深入理解指针与数组的区别与联系。
2. 实验内容
(1) 编写并测试一个函数，将一个二维数组顺时针旋转90°。例如将数组
123
456
789转换为741
852
963
(2) 定义一个函数invert()，将数组a中的n个整数按相反的顺序存放。程序实现要求如下： 
 用数组作为函数形参实现函数invert(int A［］, int n)，函数调用时实参为数组。
 用数组作为函数形参实现函数invert(int A［］, int n)，函数调用时实参为指针。
 用指针作为函数形参实现函数invert(int *A, int n)，函数调用时实参为数组。
 用指针作为函数形参实现函数invert(int *A, int n)，函数调用时实参为指针。
(3) 用枚举构造数据类型改写实验2中的猜拳游戏。
3.1.5实验5类与对象编程练习
1. 实验目的

（1） 掌握类的定义，根据具体需求设计类。
（2） 深入理解C++中类的封装性。
（3） 会根据类创建各种对象。
（4） 掌握对象的各种成员的使用方法。
（5） 通过定义构造函数实现对象的初始化。
2. 实验内容
定义一个FDAccount类，用于描述一个定期存折(fixed deposit)，实现现金支取、余额合计、信息显示等。存折基本信息包括账号、账户名称、存款余额、存款期限(以月为单位)、存款利率(以百分点为单位)等。
3.1.6实验6继承与派生编程练习
1. 实验目的

（1） 掌握派生与继承的概念与使用方法。
（2） 运用继承机制对现有的类进行重用。
（3） 掌握继承中的构造函数与析构函数的调用顺序。
（4） 为派生类设计合适的构造函数初始化派生类。
（5） 深入理解继承与组合的区别。
2. 实验内容
设计一个人员类person和一个日期类date，由人员类派生出学生类student和教师类professor，学生类和教师类的数据成员birthday为日期类。
3.1.7实验7多态性编程练习
1. 实验目的

（1） 理解多态性的概念。
（2） 掌握如何用虚函数实现动态联编。
（3） 掌握如何利用虚基类。
2. 实验内容
设计一个飞机类plane，由它派生出歼击机类fighter和轰炸机类bomber，歼击机类fighter和轰炸机类bomber又共同派生出歼轰机(多用途战斗机)。利用虚函数和虚基类描述飞机类及其派生的类族。
3.1.8实验8类模板编程练习
1. 实验目的

（1） 理解类模板的概念。
（2） 掌握类模板的定义、实例化过程。
（3） 掌握类模板的运用。
（4） 通过类模板进一步理解C++中代码重用的思想。
2. 实验内容
定义一个通用队列模板类，队列中的数据元素类型可以是字符型、双精度型和其他数据类型，队列的基本操作包括队列的初始化、队列的析构、进队列、出队列、判断队列是否为空和队列是否是满队列，测试该队列。
3.1.9实验9输入／输出流与文件系统编程练习
1. 实验目的

（1） 理解C++的输入/输出流的概念。
（2） 熟悉I/O流的工作过程。
（3） 熟悉各种格式标志和各种格式控制方法。
（4） 分清文本文件和二进制文件的区别。
（5） 掌握二进制文件的输入/输出的步骤与操作。
（6） 会运用文件指针以及各种标志。
2. 实验内容
定义一个学生类，包含学生的学号、姓名和成绩等基本信息，将学生信息写入二进制文件student.dat中，实现对学生信息的显示、查询和删除等基本功能。
3.1.10实验10string类字符串处理编程练习
1. 实验目的

（1） 理解C++中的string类。
（2） 使用C++标准类库中的string定义字符串对象。
（3） 能使用string类成员函数、操作符对字符串对象进行各种操作。
2. 实验内容
编写程序，对输入文件中的内容进行分析，统计文件的行数、单词数和每个单词出现的次数。
3.1.11实验11异常处理编程练习
1. 实验目的

理解与使用C++的异常处理机制。
2. 实验内容
模拟车站机场的危险品检查机，若未发现危险品，通过； 若发现危险品，抛出异常。
3.2上机实验题参考解答
3.2.1实验1上机环境和C++基础编程练习

编写程序实现求解二次方程的解。
【参考解答】




#include<iostream>

#include<cmath>

using namespace std;

void main()

{

float a,b,c; //方程系数

cout<<"Enter the coefficients of a quadratic equation:"<<endl;

cout<<"＼ta:";

cin>>a;

cout<<"＼tb:";

cin>>b;

cout<<"＼tc:";

cin>>c;

//显示方程

cout<<"The equation is : "<<a<<"*x*x+ "<<b<<"*x+ "<<c<<" =0"<<endl;

float d=b*b-4*a*c;

float x1=(-b+sqrt(d))/(2*a);　　//解一

float x2=(-b-sqrt(d))/(2*a); 　　//解二

cout<<"The solutions are:"<<endl; 　　//输出解

cout<<"＼tx1="<<x1<<endl;

cout<<"＼tx2="<<x2<<endl;

cout<<"Check:"<<endl; 　　//检查解

cout<<"＼ta*x1*x1+b*x1+c="<<a*x1*x1+b*x1+c<<endl;

cout<<"＼ta*x2*x2+b*x2+c="<<a*x2*x2+b*x2+c<<endl;

}




运行结果： 



Enter the coefficients of a quadratic equation:

a:1↙

b:3↙

c:2↙

The equation is : 1*x*x+ 3*x+ 2 =0

The solutions are:

x1=-1

x2=-2

Check:

a*x1*x1+b*x1+c=0

a*x2*x2+b*x2+c=0




【思考问题】
① 尝试输入不同的方程系数，会出现什么情况？
② 程序总能够求得方程的解吗？该注意什么？
③ 如果程序出现溢出错误，怎么办？
3.2.2实验2控制结构编程练习
现有两人玩猜拳游戏，每人可用拳头表示3种物体（石头、剪刀和布）中的一种，两人同时出拳，游戏胜负规则如下。
（1） 石头对剪刀： 石头赢。
（2） 剪刀对布： 剪刀赢。 
（3） 布对石头： 布赢。
【参考解答】




#include<iostream>

using namespace std;

#define Player1 0;

#define Player2 1;

#define Tie 2;

void main()

{

int choice1,choice2,winner;

cout<<"Choose rock(0),cloth(1),or scissors(2):"<<endl;

cout<<"Player #1:"; //1号选手选择

cin>>choice1;

cout<<"Player #2:"; //2号选手选择

cin>>choice2;

switch(choice2-choice1)//判断胜负结果

{

case 0:

winner=Tie;

cout<<"＼tYou tied."<<endl;

break;

case -1:

case 2:

winner=Player1; 

cout<<"＼tPlayer #1 wins."<<endl;

break;

case -2:

case 1:

winner=Player2;

cout<<"＼tPlayer #2 wins."<<endl;

} 

}




运行结果： 



Choose rock(0),cloth(1),or scissors(2):

Player #1:2↙

Player #2:0↙

Player #2 wins.




【思考问题】
① 程序可以用if…else嵌套实现吗？如果可以，请加以改写。
② 如果游戏规定比赛连续进行3次，赢两次或两次以上者最终获胜，如何改写程序？
3.2.3实验3函数编程练习
(1) 编写一个函数Take()，该函数返回正整数n的第k位数字。例如，如果n为543210，则调用函数Take(n,0)返回数字0，而调用函数Take(n,3)返回数字3。注意，数字的位次顺序为从右到左，从0开始。
【参考解答】




#include<iostream>

using namespace std;

int Take(long ,int);


void main()

{

int n,k;

cout<<"Enter a integer:";

cin>>n;

do{

cout<<"location:";

cin>>k;

cout<<"Digit number "<<k<<" of "<<n<<" is "<<Take(n,k)<<endl;

}while(k>0);

}


int Take(long n,int k)

{

for(int i=0;i<k;i++)

n/=10;//去掉最右边的数字

return n%10;

}




运行结果： 



Enter a integer:2467389↙

location:3↙

Digit number 3 of 2467389 is 7

location:5↙

Digit number 5 of 2467389 is 4

location:0↙

Digit number 0 of 2467389 is 9




(2) 编写一个带默认参数的函数，计算4次多项式的值，并测试该函数。
【参考解答】




#include<iostream>

using namespace std;

double polynomial(double,double,double=0,double=0,double=0,double=0);

 //函数原型


void main()

{

double x;

cout<<"Please enter x: ";

cin>>x;

cout<<"polynomial(x,1)="<<polynomial(x,1)<<endl;

cout<<"polynomial(x,1,2)="<<polynomial(x,1,2)<<endl;

cout<<"polynomial(x,1,2,3)="<<polynomial(x,1,2,3)<<endl;

cout<<"polynomial(x,1,2,3,4)="<<polynomial(x,1,2,3,4)<<endl;

cout<<"polynomial(x,1,2,3,4,5)="<<polynomial(x,1,2,3,4,5)<<endl;

}


double polynomial(double x,double a0,double a1,double a2,double 

a3,double a4)

{

return a0+(a1+(a2+(a3+a4*x)*x)*x)*x;

}




运行结果： 



Please enter x:2.36↙

polynomial(x,1)=1

polynomial(x,1,2)=5.72

polynomial(x,1,2,3)=22.4288

polynomial(x,1,2,3,4)=75.0058

polynomial(x,1,2,3,4,5)=230.108




【思考问题】
① 在C++中使用带有默认形参值的函数有什么好处？
② 在C++中使用带有默认形参值的函数时应该注意什么问题？
③ 使用带有默认形参值的函数时，如果省掉了某个实参，应该注意什么？
④ 能够将这个程序改为用函数模板实现吗？
3.2.4实验4构造数据类型编程练习
(1) 编写并测试一个函数，将一个二维数组顺时针旋转90°。例如将数组
123
456
789转换为741
852
963
【参考解答】




#include<iostream>

using namespace std;

const int SIZE=3;

typedef int Matrix［SIZE］［SIZE］;

void print(Matrix);

void rotate(Matrix);


void main()

{

Matrix m={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};

cout<<"Before matrix is rotated:"<<endl;

print(m); 　//输出旋转前的二维数组

cout<<"After matrix is rotated:"<<endl;

rotate(m);　　//旋转二维数组

print(m); 　　//输出旋转后的二维数组

}


void print(Matrix A)　　//输出数组元素

{

int i,j;

for(i=0;i<SIZE;i++)

{

for(j=0;j<SIZE;j++)

cout<<A［i］［j］<<"＼t";

cout<<endl;

}

}


void rotate(Matrix A)//旋转二维数组

{

int i,j;

Matrix temp;

for(i=0;i<SIZE;i++)

{

for(j=0;j<SIZE;j++)

temp［i］［j］=A［SIZE-j-1］［i］;

}

for(i=0;i<SIZE;i++)

{

for(j=0;j<SIZE;j++)

A［i］［j］=temp［i］［j］;

}

}




运行结果： 



Before matrix is rotated:

1 2 3

4 5 6

7 8 9

After matrix is rotated:

7 4 1

8 5 2

9 6 3




【思考问题】
① 数组会溢出吗？为什么C++中的数组可能溢出，其实质是什么？
② 改写上面的程序，使得数组溢出，然后思考C++是如何处理数组溢出的。
(2) 定义一个函数invert()，将数组a中的n个整数按相反的顺序存放。程序实现要求如下： 
 用数组作为函数形参实现函数invert(int A［］, int n)，函数调用时实参为数组。
 用数组作为函数形参实现函数invert(int A［］, int n)，函数调用时实参为指针。
 用指针作为函数形参实现函数invert(int *A, int n)，函数调用时实参为数组。
 用指针作为函数形参实现函数invert(int *A, int n)，函数调用时实参为指针。
要求1： 用数组作为函数形参实现函数invert(int A［］, int n)，函数调用时实参为数组。
【参考解答】




#include<iostream>

using namespace std;


void invert(intA［］, int n)//将数组元素反序存放

{ 

int i,j,temp;