C++习题与解析-模板

核心提示：01.分析以下程序的执行结果 #include<iostream.h> template <class T> T max(T x,T y) { return (x>y?x:y); } void main() { cout<<max(2,5)<<",&quo

01.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
template <class T>
T max(T x,T y)
{
return (x>y?x:y);
}
void main()
{
cout<<max(2,5)<<","<<max(3.5,2.8)<<endl;
}
解：
本题说明函数模板的使用方法。max()函数是一个函数模板，它返回两个参数中的较大者。在调用时自动联编相应的max()函数。所以输出为：5,3.5
注重：T为类型形式参数，可包含基本数据类型，也可以包含类类型，不能是普通的数据变量。

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02.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
template <class T>
class Sample
{
T n;
public:
Sample(T i){n=i;}
void Operator++();
void disp(){cout<<"n="<<n<<endl;}
};
template <class T>
void Sample<T>::operator++()
{
n+=1; // 不能用n++;因为double型不能用++
}
void main()
{
Sample<char> s('a');
s++;
s.disp();
}
解：
本题说明类模板的使用方法。Sample是一个类模板，由它产生模板类Sample<char>，通过构造函数给n赋初值，通过重载++运算符使n增1，这里n由'a'增1变成'b'。
所以输出为：n=b

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03.编写一个对具有n 个元素的数组x[]求最大值的程序，要求将求最大值的函数设计成函数模板。
解：
将max()函数设计成一个函数模板。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
template <class T>
T max(T x[],int n)
{
int i;
T maxv=x[0];
for(i=1;i<n;i++)
if(maxv<x[i])
maxv=x[i];
return maxv;
}
void main()
{
int a[]={4,5,2,8,9,3};
double b[]={3.5,6.7,2,5.2,9.2};
cout<<"a数组最大值："<<max(a,6)<<endl;
cout<<"b数组最大值："<<max(b,5)<<endl;
}
本程序的执行结果如下：
a 数组最大值：9
b 数组最大值：9.2

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04.编写一个使用类模板对数组进行排序、查找和求元素和的程序。
解：
设计一个类模板template<class T>class Array，用于对T类型的数组进行排序、查找和求元素和，然后由此产生模板类Array<int>和Array<double>。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<iomanip.h>
template <class T>
class Array
{
T *set;
int n;
public:
Array(T *data,int i){set=data;n=i;}
~Array(){}
void sort(); // 排序
int seek(T key); // 查找指定的元素
T sum(); // 求和
void disp(); // 显示所有的元素
};
template<class T>
void Array<T>::sort()
{
int i,j;
T temp;
for(i=1;i<n;i++)
for(j=n-1;j>=i;j--)
if(set[j-1]>set[j])
{
temp=set[j-1];set[j-1]=set[j];set[j]=temp;
}
}
template <class T>
int Array<T>::seek(T key)
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
if(set[i]==key)
return i;
return -1;
}
template<class T>
T Array<T>::sum()
{
T s=0;int i;
for(i=0;i<n;i++)
s+=set[i];
return s;
}
template<class T>
void Array<T>::disp()
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
cout<<set[i]<<" ";
cout<<endl;
}
void main()
{
int a[]={6,3,8,1,9,4,7,5,2};
double b[]={2.3,6.1,1.5,8.4,6.7,3.8};
Array<int>arr1(a,9);
Array<double>arr2(b,6);
cout<<" arr1:"<<endl;
cout<<" 原序列:"; arr1.disp();
cout<<" 8在arr1中的位置:"<<arr1.seek(8)<<endl;
arr1.sort();
cout<<" 排序后:"; arr1.disp();
cout<<"arr2:"<<endl;
cout<<" 原序列:"; arr2.disp();
cout<<" 8.4在arr2中的位置:"<<arr2.seek(8.4)<<endl;
arr2.sort();
cout<<" 排序后:"; arr2.disp();
}
本程序的执行结果如下：
arr1:
原序列：6 3 8 1 9 4 7 5 2
8在arr1中的位置：2
排序后：1 2 3 4 5 6 7 8 9
arr2:
原序列：2.3 6.1 1.5 8.4 6.7 3.8
8.4在arr2中的位置：3
排序后：1.5 2.3 3.8 6.1 6.7 8.4

题1.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
template <class T>
T abs(T x)
{
return (x>0?x:-x);
}
void main()
{
cout<<abs(-3)<<","<<abs(-2.6)<<endl;
}
解：
abs()是一个函数模板，它返回参数的绝对值。在调用时自动联编相应的abs()函数。
所以输出为：3，2.6

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題2.分析以下程序的执行结果
#include<iostream.h>
template<class T>
class Sample
{
T n;
public:
Sample(){}
Sample(T i){n=i;}
Sample<T>&operator+(consta Sample<T>&);
void disp(){cout<<"n="<<n<<endl;}
};
template<class T>
Sample<T>&Sample<T>::operator+(const Sample<T>&s)
{
static Sample<T> temp;
temp.n=n+s.n;
return temp;
}
void main()
{
Sample<int>s1(10),s2(20),s3;
s3=s1+s2;
s3.disp();
}
解：
Sample为一个类模板，产生一个模板类Sample<int>，并建立它的三个对象，调用重载运算符+实现s1与s2的加法运算，将结果赋给s3。
所以输出为：n=30

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题3.编写一个函数模板，它返回两个值中的较小者，同时要求能正确处理字符串。
解：
这里设计一个函数模板template<class T> T min(T a,T b)，可以处理int、float和char 等数据类型，为了能正确处理字符串，添加一个重载函数专门处理字符串比较，即char *min(char *a,char *b)。
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<string.h>
template<class T>
T min(T a,T b)
{
return (a<b?a:b);
}
char *min(char *a,char *b)
{
return (strcmp(a,b)<0?a:b);
}
void main()
{
double a=3.56,b=8.23;
char s1[]="Hello",s2[]="Good";
cout<<"输出结果:"<<endl;
cout<<" "<<a<<","<<b<<"中较小者:"<<min(a,b)<<endl;
cout<<" "<<s1<<","<<s2<<"中较小者:"<<min(s1,s2)<<endl;
}
输出结果：
3.56，8.23中较小者：3.56
Hello,Good中较小者：Good

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题4.设计一个数组类模板Array<T>，其中包含重载下标运算符函数，并由此产生模板类Array<int>和Array<char>，使用一些测试数据对其进行测试。
解：
本题程序如下：
#include<iostream.h>
#include<iomanip.h>
template <class T>
class Array
{
T *elems;
int size;
public:
Array(int s); // 构造函数
~Array();
T& operator[](int); // 重载下标运算符
void operator=(T); // 重载等号运算符
};
template <class T>
Array<T>::Array(int s)
{
size=s;
elems=new T[size];
for(int i=0;i<size;i++)
elems[i]=0;
}
template<class T>
Array<T>::~Array()
{
delete elems;
}
template<class T>
T& Array<T>::operator[](int index)
{
return elems[index];
}
template<class T>
void Array<T>::operator=(T temp)
{
for(int i=0;i<size;i++)
elems[i]=temp;
}
void main()
{
int i,n=10;
Array<int> arr1(n); // 产生整型模板类及其对象arr1
Array<char> arr2(n); // 产生字符型模板类及其对象arr2
for(i=0;i<n;i++)
{
arr1[i]='a'+i; // 调用重载运算符
arr2[i]='a'+i;
}
cout<<" ASCII码 字符"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
cout<<setw(8)<<arr1[i]<<setw(8)<<arr2[i]<<endl;
}
本程序的执行结果如下：
ASCII码 字符
97 a
98 b
99 c
100 d
101 e
102 f
103 g
104 h
105 i
106 j
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题 5. 一个Sample类模板的私有数据成员为T n，在该类模板中设计一个operator==重载运算符函数 ，用于比较各对象的n数据是否相等。
解：
本题程序如下：
#include<iostream.h>
template <class T>
class Sample
{
T n;
public:
Sample(T i){n=i;}
int operator==(Sample &);
};
template <class T>
int Sample<T>::operator==(Sample &s)
{
if(n==s.n)
return 1;
else
return 0;
}
void main()
{
Sample<int> s1(2),s2(3);
cout<<"s1与s2的数据成员"<<(s1==s2?"相等":"不相等")<<endl;
Sample<double>s3(2.5),s4(2.5);
cout<<"s3与s4的数据成员"<<(s3==s4?"相等":"不相等")<<endl;
}
本程序的运行结果如下：
s1与s2的数据成员不相等
s3与S4的数据成员相等

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题 6. 对第3章的例3.5进行修改，只设计一个Sample类，其数据和方法均包含在该类中，而且使用类模板的方式实现。
#include<iostream.h>
#define Max 100
template <class T>
class Sample
{
T A[Max];
int n;
void qsort(int l,int h); // 私有成员，由quicksort()成员调用
public:
Sample(){n=0;}
void getdata(); // 获取数据
void insertsort(); // 插入排序
void Shellsort(); // 希尔排序
void bubblesort(); // 冒泡排序
void quicksort(); // 快速排序
void selectsort(); // 选择排序
void disp();
};
template <class T>
void Sample<T>::getdata()
{
cout<<"元素个数:";
cin>>n;
for(int i=0;i<n;i++)
{
cout<<"输入第"<<i+1<<"个数据:";
cin>>A[i];
}
}
template <class T>
void Sample<T>::insertsort() // 插入排序
{
int i,j;
T temp;
for(i=1;i<n;i++)
{
temp=A[i];
j=i-1;
while(temp<A[j])
{
A[j+1]=A[j];
j--;
}
A[j+1]=temp;
}
}
template <class T>
void Sample<T>::Shellsort() // 希尔排序
{
int i,j,gap;
T temp;
gap=n/2;
while(gap>0)
{
for(i=gap;i<n;i++)
{
j=i-gap;
while(j>=gap)
if(A[j]>A[j+gap])
{
temp=A[j];
A[j]=A[j+gap];
A[j+gap]=temp;
j=j-gap;
}
else j=0;
}
gap=gap/2;
}
}
template <class T>
void Sample<T>::bubblesort() // 冒泡排序
{
int i,j;
T temp;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=n-1;j>=i+1;j--)
if(A[j]<A[j-1])
{
temp=A[j];
A[j]=A[j-1];
A[j-1]=temp;
}
}
template <class T>
void Sample<T>::quicksort() // 快速排序
{
qsort(0,n-1);
}
template<class T>
void Sample<T>::qsort(int l,int h)
{
int i=l,j=h;
T temp;
if(l<h)
{
temp=A[l];
do{
while(j>i&&A[j]>=temp)
j--;
if(i<j)
{
A[i]=A[j];
i++;
}
while(i<j&&A[i]<=temp)
i++;
if(i<j)
{
A[j]=A[i];
j--;
}
}while(i<j);
A[i]=temp;
qsort(1,j-1);
qsort(j+1,h);
}
}
template <class T>
void Sample<T>::selectsort() // 选择排序
{
int i,j,k;
T temp;
for(i=0;i<n;i++)
{
k=i;
for(j=i+1;j<=n-1;j++)
if(A[j]<A[k])
k=j;
temp=A[i];
A[i]=A[k];
A[k]=temp;
}
}
template <class T>
void Sample<T>::disp()
{
for(int i=0;i<n;i++)
cout<<A[i]<<" ";
cout<<endl;
}
void main()
{
int sel=0;
Sample<char> s; // 由类模板产生char型的模板类
s.getdata();
cout<<"原来序列:";
s.disp();
cout<<"0：插入排序 1：希尔排序 2：冒泡排序 3：快速排序\n 4：选择排序 其它退出"<<endl;
cout<<"选择排序方法：";
cin>>sel;
switch(sel)
{
case 0:
s.insertsort();
cout<<"插入排序结果";
break;
case 1:
s.Shellsort();
cout<<"希尔排序结果:";
break;
case 2:
s.bubblesort();
cout<<"冒泡排序结果:";
break;
case 3:
s.quicksort();
cout<<"快速排序结果:";
break;
case 4:
s.selectsort();
cout<<"选择排序结果:";
break;
}
s.disp();
}
程序运行结果如下：


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题 7. 设计一个模板类Sample，用于对一个有序数组采用二分法查找元素下标。
解：
#include<iostream.h>
#define Max 100
template <class T>
class Sample
{
T A[Max];
int n;
public:
Sample(){}
Sample(T a[],int i);
int seek(T c);
void disp()
{
for(int i=0;i<n;i++)
cout<<A[i]<<" ";
cout<<endl;
}
};
template <class T>
Sample<T>::Sample(T a[],int i)
{
n=i;
for(int j=0;j<i;j++)
A[j]=a[j];
}
template <class T>
int Sample<T>::seek(T c)
{
int low=0,high=n-1,mid;
while(low<=high)
{
mid=(low+high)/2;
if(A[mid]==c)
return mid;
else if(A[mid]<c) low=mid+1;
else high=mid-1;
}
return -1;
}
void main()
{
char a[]="acegkmpwxz";
Sample<char>s(a,10);
cout<<"元素序列："; s.disp();
cout<<"'g'的下标:"<<s.seek('g')<<endl;
}
程序运行结果如下：
元素序列：a c e g k m p w x z
元素'g'的下标： 3