# 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 ```cpp #include 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: ```cpp #include #include 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 ```cpp #include #include 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 ```cpp #include #include 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; else cout << "The larger string is " << ((str1 > str2) ? str1 : str2); } return 0; } ``` 长度大的 ```cpp #include #include 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; else cout << "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: ```cpp #include #include 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: ```cpp #include #include 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: ```cpp #include #include #include 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: ```cpp #include #include #include 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? ```cpp 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: ```cpp #include #include #include 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? ```cpp 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。 ```cpp vector> ivec; // 在C++11当中合法 vector svec = ivec; // 不合法,类型不一样 vector 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? ```cpp vector v1; // size:0, no values. vector v2(10); // size:10, value:0 vector v3(10, 42); // size:10, value:42 vector v4{ 10 }; // size:1, value:10 vector v5{ 10, 42 }; // size:2, value:10, 42 vector v6{ 10 }; // size:10, value:"" vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; int main() { vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; using std::string; int main() { vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; using std::string; int main() { vector v1; // size:0, no values. vector v2(10); // size:10, value:0 vector v3(10, 42); // size:10, value:42 vector v4{ 10 }; // size:1, value:10 vector v5{ 10, 42 }; // size:2, value:10, 42 vector v6{ 10 }; // size:10, value:"" vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; using std::string; int main() { vector 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? ```cpp vector ivec; ivec[0] = 42; ``` 解: 不合法。应改为: ```cpp 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: ```cpp vector ivec1(10, 42); vector ivec2{ 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42 }; vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; using std::string; int main() { vector 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: ```cpp #include #include #include #include using std::vector; using std::string; using std::cout; using std::endl; void check_and_print(const vector& 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& 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 v1; vector v2(10); vector v3(10, 42); vector v4{ 10 }; vector v5{ 10, 42 }; vector v6{ 10 }; vector 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: ```cpp #include #include using namespace std; int main() { vector v(10, 1); for (auto it=v.begin(); it!=v.end(); it++){ *it *= 2; } for (auto one : v){ cout << one < #include #include #include using std::cin; using std::cout; using std::endl; using std::vector; using std::string; int main() { vector 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: ```cpp #include #include using std::vector; using std::cout; using std::cin; using std::endl; int main() { vector 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? ```cpp 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? ```cpp 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。 ```cpp 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。 ```cpp #include 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。 ```cpp #include #include using std::cout; using std::endl; using std::vector; int main() { // array int 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]; // vector vector v(10); for (int i = 0; i != 10; ++i) v[i] = arr[i]; vector 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? ```cpp 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: ```cpp #include 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: ```cpp #include #include #include 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; else cout << "The two arrays are not equal." << endl; cout << "==========" << endl; vector vec1 = { 0, 1, 2 }; vector vec2 = { 0, 1, 2 }; if (vec1 == vec2) cout << "The two vectors are equal." << endl; else cout << "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? ```cpp 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: ```cpp #include #include #include 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; else cout << "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; else cout << "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: ```cpp #include #include 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。 ```cpp #include #include 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 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: ```cpp #include #include using std::vector; using std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end; int main() { vector 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: ```cpp #include 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 for for (const int(&row)[4] : arr) for (int col : row) cout << col << " "; cout << endl; // for loop for (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: ```cpp #include 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 alias using int_array = int[4]; for (int_array& p : ia) for (int q : p) cout << q << " "; cout << endl; // ordinary for loop using subscripts for (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 alias for (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: ```cpp #include 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 for (auto& p : ia) for (int q : p) cout << q << " "; cout << endl; // ordinary for loop using subscripts for (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; } ```