C++习题与解析-友元

核心提示：01.分析以下程序的执行结果 #include<iostream.h> class Sample { int n; public: Sample(int i){n=i;} friend int add(Sample &s1,Sample &s2); }; int add(Sample &s1,Sample

01.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
class Sample
{
int n;
public:
Sample(int i){n=i;}
friend int add(Sample &s1,Sample &s2);
};
int add(Sample &s1,Sample &s2)
{
return s1.n+s2.n;
}
void main()
{
Sample s1(10),s2(20);
cout<<add(s1,s2)<<endl;
}

解：
本题说明了友元函数的使用方法。add()是一个友元函数，它返回两个引用对象的n值之和。
所以输出为： 30

注重：友元函数不是类的成元函数

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02.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
class B;
class A
{
int i;
public:
int set(B&);
int get(){return i;}
A(int x){i=x;}
};
class B
{
int i;
public:
B(int x){i=x;}
friend A;
};
int A::set(B &b) // 由于使用了类B的定义，故本函数的定义应放在类B定义之后
{
return i=b.i;
}
void main()
{
A a(1);
B b(2);
cout<<a.get()<<",";
a.set(b);
cout<<a.get()<<endl;
}

解：
本题说明友元类的使用方法。这里将类A设置为类B的友元类，因此，类A的所有成员函数均为类B的友元函数。通过调用a.set(b)将b对象的i值赋给a对象的i值。
所以输出为：1，2

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03.有一个学生类student，包括学生姓名、成绩，设计一个友元函数，比较两个学生成绩的高低，并求出最高分和最低分的学生。
解：
#include<iostream.h>
#include<string.h>
class student
{
char name[10];
int deg;
public:
student(char na[],int d)
{
strcpy(name,na);
deg=d;
}
char *getname(){ return name;}
friend int compare(student &s1,student &s2)
{
if(s1.deg>s2.deg)
return 1;
else if(s1.deg==s2.deg)
return 0;
else return -1;
}
};
void main()
{
student st[]={student("王华",78),student("李明",92),student("张伟",62),student("孙强",88)};
int i,min=0,max=0;
for(i=1;i<4;i++)
{
if(compare(st[max],st[i])==-1)
max=i;
else if(compare(st[i],st[min])==1)
min=i;
}
cout<<"输出结果:"<<endl;
cout<<" 最高分:"<<st[max].getname()<<endl;
cout<<" 最低分:"<<st[min].getname()<<endl;
}

本程序的执行结果如下：
输出结果：
最高分者：李明
最低分者：张伟

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04.有一个学生类student,包括学生姓名、成绩，设计一个友元函数，输出成绩对应的等级：大于等于90：优；80~90：良；70~79：中；60!69：及格；小于60：不及格。
解：
#include<iostream.h>
#include<string.h>
#include<iomanip.h>
class student
{
char name[10];
int deg;
char level[7];
public:
student(char na[],int d)
{
strcpy(name,na);
deg=d;
}
char *getname(){ return name;}
friend void trans(student &s)
{
if(s.deg>=90)
strcpy(s.level,"优");
else if(s.deg>=80)
strcpy(s.level,"良");
else if(s.deg>=70)
strcpy(s.level,"中");
else if(s.deg>=60)
strcpy(s.level,"及格");
else
strcpy(s.level,"不及格");
}
void disp()
{
cout<<setw(10)<<name<<setw(6)<<deg<<setw(8)<<level<<endl;
}
};
void main()
{
student st[]={student("王华",78),student("李明",92),student("张伟",62),student("孙强",88)};
cout<<"输出结果："<<endl;
cout<<setw(10)<<"姓名"<<setw(6)<<"成绩"<<setw(8)<<"等级"<<endl;
for(int i=0;i<4;i++)
{
trans(st[i]);
st[i].disp();
}
}

本程序执行结果如下：
输出结果：
姓名 成绩 等级
王华 78 中
李明 92 优
张伟 62 及格
孙强 88 良

05.设计一个类Sample,它有两个私有成员A[]和n(A中元素个数)，将对A[]中数据进行各种排序的函数放入到一个友元类PRocess中。
解：
process类不包含任何数据成员，包含的公共成员函数如下：
getdata(Sample &s); 用于获取对象s的数据
insertsort(Sample &s); 用于进行插入排序
shellsort(Sample &s); 用于进行希尔排序
bubblesort(Sample &s); 用于进行冒泡排序
quicksort(Sample &s); 用于进行快速排序
selectsort(Sample &s); 用于进行选择排序
disp(Sample &s); 用于输出数据

本题程序如下：
#include<iostream.h>
#define Max 100
class Sample
{
int A[Max];
int n;
friend class process;
public:
Sample(){n=0;}
};
class process
{
void qsort(Sample &s,int l,int h);
// 私有成员，由quicksort()成员调用
public:
void getdata(Sample &s);
void insertsort(Sample &s);
void shellsort(Sample &s);
void bubblesort(Sample &s);
void quicksort(Sample &s);
void selectsort(Sample &s);
void disp(Sample &s);
};
void process::getdata(Sample &s)
{
int i;
cout<<"元素个数：";
cin>>s.n;
for(i=0;i<s;i++)
{
cout<<"输入第"<<i+1<<"个数据:";
cin>>s.A[i];
}
}
void process::insertsort(Sample &s) // 插入排序
{
int i,j,temp;
for(i=1;i<s.n;i++)
{
temp=s.A[i];
j=i-1;
while(temp<s.A[j])
{
s.A[j+1]=s.A[j];
j--;
}
s.A[j+1]=temp;
}
}
void process::shellsort(Sample &s) // 希尔排序
{
int i,j,gap,temp;
gap=s.n/2;
while(gap>0)
{
for(i=gap;i<s;i++)
{
j=i-gap;
while(j>=gap)
if(s.A[j]>s.A[j+gap])
{
temp=s.A[j];
s.A[j]=s.A[j+gap];
s.A[j+gap]=temp;
j=j-gap;
}
else j=0;
}
gap=gap/2;
}
}
void process::bubblesort(Sample &s) // 冒泡排序
{
int i,j,temp;
for(i=0;i<s.n;i++)
for(j=s.n-1;j>=i+1;j--)
if(s.A[j]<s.A[j-1])
{
temp=s.A[j];
s.a[j]=s.A[j-1];
s.A[j-1]=temp;
}
}
void process::quicksort(Sample &s) // 快速排序
{
qsort(s,0,s.n-1);
}
void process::qsort(Sample &s,int l,int h)
{
int i=l,j=h,temp;
if(l<h)
{ temp=s.A[l];
do
{
while(j>i&&s.A[j]>=temp)
j--;
if(i<j)
{
s.A[i]=s.A[j];
i++;
}
while(i<j&&s.A[i]<=temp)
i++;
if(i<j)
{
s.A[j]=s.A[i];
j--;
}
}while(i<j);
s.A[i]=temp;
qsort(s,l,j-1);
qsort(s,j+1,h);

}
}
void process::selectsort(Sample &s) // 选择排序
{
int i,j,k,temp;
for(i=0;i<s.n;i++)
{
k=i;
for(j=i+1;j<=s.n-1;j++)
if(s.A[j]<s.A[k])
k=j;
temp=s.A[i];
s.A[i]=s.A[k];
s.A[k]=temp;
}
}
void process::disp(Sample &s)
{
for(int i=0;i<s.n;i++)
cout<<s.A[i]<<" ";
cout<<endl;
}
void main()
{
int sel;
Sample s;
process p;
p.getdata(s);
cout<<"原来序列:";
p.disp(s);
cout<<"0:插入排序 1：希尔排序 2：冒泡排序 3：快速排序 4：选择排序 其它退出"<<endl;
cout<<"选择排序方法:";
cin>>sel;
switch(sel)
{
case 0:
p.insertsort(s);
cout<<"插入排序结果：";
break;
case 1:
p.shellsort(s);
cout<<"希尔排序结果：";
break;
case 2:
p.bubblesort(s);
cout<<"冒泡排序结果：";
break;
case 3:
p.quicksort(s);
cout<<"快速排序结果：";
break;
case 4:
p.selectsort(s);
cout<<"选择排序结果：";
break;
}
p.disp(s);
}

本程序的执行结果如下：
元素个数：8
输入第1个数据： 1
输入第2个数据： 6
输入第3个数据： 5
输入第4个数据： 3
输入第5个数据： 4
输入第6个数据： 8
输入第7个数据： 2
输入第8个数据： 7
原来序列： 1 6 5 3 4 8 2 7
0：插入排序 1：希尔排序 2：冒泡排序 3：快速排序 4：选择排序 其它退出
选择排序方法： 1
希尔排序结果： 1 2 3 4 5 6 7 8

题1.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
class Sample
{
int n;
public:
Sample(){}
Sample (int m){n=m;}
friend void square(Sample &s)
{
s.n=s.n*s.n;
}
void disp()
{
cout<<"n="<<n<<endl;
}
};
void main()
{
Sample a(10);
square(a);
a.disp();
}

解：
本题应用友元函数修改对象的数据成员。square()是一个友元函数，它将引用对象的n值进行平方计算。
所以输出为：100
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题2.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
class B;
class A
{
int i;
friend B;
void disp(){cout<<i<<endl;}
};
class B
{
public:
void set(int n)
{
A a;
a.i=n; // i是对象a的私有数据成员，在友元类可以使用
a.disp(); // disp()是对象a的私有成员函数，在友元类可以使用
}
};
void main()
{
B b;
b.set(2);
}
解：
本题说明友元类的设计方法。这里将类B设置为类A的友元类，因此，在设计类B时可以直接使用类A的私有数据成员和成员函数。
所以输出为： 2

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题3.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
class teacher;
class student
{
char *name;
public:
student(char *s){name=s;}
friend void print(student &,teacher &);
};
class teacher
{
char *name;
public:
teacher(char *s){name=s;}
friend void print(student &,teacher &);
};
void print(student &a,teacher &b)
{
cout<<"the student is:"<<a.name<<endl;
cout<<"the teacher is:"<<b.name<<endl;
}
void main()
{
student s("Li Hu");
teacher t("Wang Ping");
print(s,t);
}

解：
student和teacher类共用一个友元函数的实现。
所以输出为：
the student is Li Hu
the teacher is Wan Ping

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题4.有一个学生类student，包括学生姓名、成绩，设计一个友元类，输出成绩大于等于80分以上者。
解：
学生类student的disp()函数设计成友元函数。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<string.h>
#include<iomanip.h>
class student
{
char name[10];
int deg;
public:
student(char na[],int d)
{
strcpy(name,na);
deg=d;
}
char *getname(){ return name;}
friend void disp(student &s)
{
if(s.deg>=80)
cout<<setw(10)<<s.name<<setw(6)<<s.deg<<endl;
}
};
void main()
{
student st[]={student("王华",78),student("李明",92),student("张伟",62),student("孙强",88)};
cout<<"输出结果:"<<endl;
cout<<setw(10)<<"姓名"<<setw(6)<<"成绩"<<endl;
for(int i=0;i<4;i++)
disp(st[i]);
}

本程序的执行结果如下：
输出结果：
姓名 成绩
李明 92
孙强 88


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题5.有一个向量类Vector，包括一个点的坐标位置x和y，设计两个友元函数，实现两个向量的加法和减法的运算
解：
本题程序如下：
#include<iostream.h>
class Vector
{
int x,y;
public:
Vector(){}
Vector(int i,int j){x=i;y=j;}
void disp()
{
cout<<"("<<x<<","<<y<<")";
}
friend Vector add(Vector &v1,Vector &v2)
{
Vector v;
v.x=v1.x+v2.x;
v.y=v1.y+v2.y;
return v;
}
friend Vector sub(Vector &v1,Vector &v2)
{
Vector v;
v.x=v1.x-v2.x;
v.y=v1.y-v2.y;
return v;
}
};
void main()
{
Vector v1(10,20),v2(4,5),v3;
v3=add(v1,v2);
cout<<"输出结果："<<endl;
cout<<" "; v1.disp();cout<<"+";v2.disp();
cout<<"="; v3.disp(); cout<<endl;
v3=sub(v1,v2);
cout<<" "; v1.disp(); cout<<"-";v2.disp();
cout<<"=";v3.disp(); cout<<endl;
}

本程序的执行结果如下：
输出结果：
(10,20)+(4,5)=(14,25)
(10,20)-(4,5)=(6,15)

题6.采用友元函数的方法重新设计“引用<题8>”中的类Point，并求两个点之间的距离。
解：
将原来求两个点的距离的普通函数distance()改写为友元函数即可，可以看到采用友元函数方法使得代码更简洁。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<math.h>
class Point
{
int x,y;
public:
Point(int i,int j){x=i;y=j;}
friend float distance(Point &p1,Point &p2);
void disp()
{
cout<<"("<<x<<","<<y<<")";
}
};
float distance(Point &p1,Point &p2) // 友元函数的实现
{
float d;
d=sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));
return d;
}
void main()
{
Point p1(2,2),p2(5,5);
p1.disp(); cout<<"与"; p2.disp();
cout<<"之间距离="<<distance(p1,p2)<<endl;
}

本程序执行结果如下：
(2,2)与(5,5)之间距离=4.24264

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题7.设计一个日期类Date，包括日期的年份、月份和日号，编写一个友元函数，求两个日期之间相差的天数。
解：
该类中设计有3个友元函数；count_day()函数，它有两个参数，第2个参数是一个标志，当其值等于1 时，计算一年的开始到某日期的天数；否则计算某日期到年尾的天数。leap()函数用于判定指定的年份是否为闰年。subs()函数用于计算两个日期之间的天数。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<stdio.h>
class Date
{
int year;
int month;
int day;
public:
Date(int y,int m,int d)
{
year=y;month=m;day=d;
}
void disp()
{
printf("%d.%d.%d",year,month,day);
}
friend int count_day(Date &d,int);
friend int leap(int year);
friend int subs(Date &d1,Date &d2);
};
int count_day(Date &d,int flag)
{
static int day_tab[2][12]={{31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31},
{31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}};
// 使用二维数组存放各月天数，第一行对应非闰年，第二行对应闰年
int p,i,s;
if(leap(d.year))
p=1;
else p=0;
if(flag)
{
s=d.day;
for(i=1;i<d.month;i++)
s+=day_tab[p][i-1];
}
else
{
s=day_tab[p][d.month]-d.day;
for(i=d.month+1; i<=12; i++)
s+=day_tab[p][i-1];
}
return s;
}
int leap(int year)
{
if(year%4==0&&year%100!=0year%400==0) // 是闰年
return 1;
else // 不是闰年
return 0;
}
int subs(Date &d1,Date &d2)
{
int days,day1,day2,y;
if(d1.year<d2.year)
{
days=count_day(d1,0);
for(y=d1.year+1; y<d2.year ;y++)
if(leap(y))
days+=366L;
else
days+=365L;
days+=count_day(d2,1);
}
else if(d1.year==d2.year)
{
day1=count_day(d1,1);
day2=count_day(d2,1);
days=day2-day1;
}
else
days=-1;
return days;
}
void main()
{
Date d1(2000,1,1),d2(2002,10,1);
int ds=subs(d1,d2);
printf("输出结果:\n ");
if(ds>=0)
{
d1.disp(); printf("与");
d2.disp(); printf("之间有%d天\n\n",ds);
}
else
printf("时间错误!\n");
}

本程序的执行结果如下：
输出结果：
2000.1.1与2002.10.1之间有1002天


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题8.编写一个程序，设计一个Point类，包括学号、姓名和成绩等私有数据成员，不含任何成员函数，只将main()设置为该类的友元函数。
解：
main()函数与其它的函数一样可以设置为类的友元函数，这样就可以在其中使用类对象的私有数据成员。
本题的程序如下：
#include<iostream.h>
class Person
{
int no;
char name[10];
int deg;
public:
friend void main();
};
void main()
{
Person obj;
cout<<"输入学号:";
cin>>obj.no;
cout<<"姓名：";
cin>>obj.name;
cout<<"成绩：";
cin>>obj.deg;
cout<<"输出结果"<<endl;
cout<<"学生"<<obj.name<<"(学号"<<obj.no<<")成绩为"<<obj.deg<<endl;
}

本程序执行结果如下：
输入学号： 10
姓名： Zhengming
成绩：88
输出结果
学生Zhengming(学号10)成绩为88

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题9.采用友元类的方式重新编写“友元第04题“的程序。
解：
将原student类中的disp()成员函数和trans()友元函数作为友元类process的成员函数。其执行结果与第4题的结果完全相同。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<string.h>
#include<iomanip.h>
class student
{
char name[10];
int deg;
char level[7];
friend class process; // 说明友元类
public:
student(char na[],int d)
{
strcpy(name,na);
deg=d;
}
};
class process
{
public:
void trans(student &s)
{
if(s.deg>=90)
strcpy(s.level,"优");
else if(s.deg>=80)
strcpy(s.level,"良");
else if(s.deg>=70)
strcpy(s.level,"中");
else if(s.deg>=60)
strcpy(s.level,"及格");
else
strcpy(s.level,"不及格");
}
void disp(student &s)
{
cout<<setw(10)<<s.name<<setw(6)<<s.deg<<setw(8)<<s.level<<endl;
}
};
void main()
{
student st[]={student("王华",78),student("李明",92),student("张伟",62),student("孙强",88)};
process p;
cout<<"输出结果:"<<"姓名"<<setw(6)<<"成绩"<<setw(8)<<"等级"<<endl;
for(int i=0;i<4;i++)
{
p.trans(st[i]);
p.disp(st[i]);
}
}

*本程序执行结果为：