C++编程题(答案)-c++编程题库及答案

C++编程题(答案)_c++编程题库及答案1.温度转换题目描述：编写程序实现摄氏度（C）与华氏度（F）的双向转换，转换公式为：F=C×9/5+32，C=(F-32)×5/9。程序接收用户输入的温度值与单位标识，标识为'C'或'c'时代表输入为摄氏度，需转换为华氏度输出；标识为'F'或'f'时代表输入为华氏度，需转换为摄氏度输出。输入格式：第一行输入一个浮点数代表温度值，第二行输入一个字符代表温度单位，输入保证单位标识为合法值，无需做异常校验。输出格式：输出转换后的温度值，保留2位小数，末尾标注对应单位，例如输入0、c时，输出为32.00F。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){doubletemp;charunit;cin>>temp>>unit;cout<<fixed<<setprecision(2);cout<<fahrenheit<<"F"<<endl;}else{doublecelsius=(temp-32)*5.0/9.0;cout<<celsius<<"C"<<endl;}return0;}```代码说明：计算时使用9.0、5.0等浮点数字面量，是为了避免整数除法导致的精度错误——若写为9/5，C++中两个整数相除会截断小数部分得到1，直接导致转换结果偏差。`fixed`与`setprecision(2)`组合使用可固定输出2位小数，即使小数部分为0也会补全，符合格式要求。cin读取字符时会自动跳过前面的空白符（包括输入温度值后残留的换行符），无需额外清理输入缓冲区。2.回文数判断题目描述：给定一个32位有符号整数x，若x是回文整数则输出true，否则输出false。回文数指正序和倒序读完全一致的整数，注意负数不属于回文数（如-121倒序为121-，与原数不符）；末尾为0的正整数不可能是回文数，除0本身。输入格式：输入一个32位有符号整数x，取值范围为[-2^31,2^31-1]。输出格式：输出字符串true或false代表判断结果。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){intx;cin>>x;return0;}intreverted_half=0;while(x>reverted_half){reverted_half=reverted_half*10+x%10;x/=10;}return0;}```代码说明：本实现采用反转后半段数字的方案，避免全量反转触发整数溢出问题：若将整个数字反转，当输入为2^31-1（2147483647）时，反转结果为7463847412，超出32位有符号整数上限，会触发未定义行为。反转后半段时，循环终止条件为x<=reverted_half，此时reverted_half仅存储数字后半段的反转值，长度不超过原数字的一半，不会溢出。当数字长度为偶数时，循环结束后x与reverted_half长度相等，直接比较即可；当数字长度为奇数时，reverted_half会多存储中间位数字，除以10剔除中间位后再比较即可。前置判断负数、末尾为0的非零数，可减少不必要的计算。3.9*9乘法口诀表打印题目描述：按照标准对齐格式打印9*9乘法口诀表，要求每个乘法项占固定宽度，排版整齐，行尾无多余空格。输入格式：无输入，程序启动后直接输出。输出格式：共9行，第i行（i从1到9）包含i个乘法表达式，格式为“j*i=乘积”，其中j从1到i，每个表达式占8个字符宽度，左对齐。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){cout<<left;for(inti=1;i<=9;++i){for(intj=1;j<=i;++j){stringexpr=to_string(j)+"*"+to_string(i)+"="+to_string(i*j);cout<<setw(8)<<expr;}cout<<endl;}return0;}```代码说明：`setw`流操作符仅对紧随其后的第一个输出项生效，因此需要将每个乘法表达式拼接为单个字符串后再设置宽度，否则setw只会作用于表达式的第一个字符（即乘数j），无法实现整体对齐。左对齐标志`left`一旦设置会持续生效，无需在循环中重复设置。内层循环边界严格控制为j<=i，行尾不会产生多余空格。固定8位宽度可保证一位数乘积、两位数乘积都能对齐，避免排版错乱。4.数组元素循环右移题目描述：给定长度为n的整数数组，将元素循环右移k位，要求采用原地算法，空间复杂度为O(1)，不得借助额外数组存储。例如数组[1,2,3,4,5,6,7]右移3位后结果为[5,6,7,1,2,3,4]。输入格式：第一行输入两个正整数n（1<=n<=1000）和k（0<=k<=10^6），分别代表数组长度和右移位数；第二行输入n个整数代表数组元素。输出格式：输出右移后的数组，元素间用单个空格分隔，行尾无多余空格。参考实现：```cppusingnamespacestd;voidreverse(vector<int>&nums,intleft,intright){while(left<right){swap(nums[left],nums[right]);left++;right--;}}intmain(){intn,k;cin>>n>>k;vector<int>nums(n);for(inti=0;i<n;++i){cin>>nums[i];}k=k%n;if(k==0){for(inti=0;i<n;++i){if(i>0)cout<<"";cout<<nums[i];}cout<<endl;return0;}reverse(nums,0,n-1);reverse(nums,0,k-1);reverse(nums,k,n-1);for(inti=0;i<n;++i){if(i>0)cout<<"";cout<<nums[i];}cout<<endl;return0;}```代码说明：循环右移k位的本质是将数组末尾k个元素移动到数组开头，三次反转法的数学原理为：设原数组为AB（A为前n-k个元素，B为后k个元素），目标数组为BA。对整个数组反转得到B^TA^T，反转前k个元素得到BA^T，反转后n-k个元素得到BA，正好匹配目标结果。k对n取模是因为右移n位后数组回到初始状态，当k远大于n时可避免无效操作。该实现仅通过元素交换完成移位，空间复杂度O(1)，时间复杂度O(n)，每个元素最多被交换2次。输出时通过判断i>0打印元素间空格，保证行尾无多余空格。5.矩形类设计题目描述：设计C++类Rectangle表示矩形，需满足以下要求：私有成员变量包括length（长，double类型）、width（宽，double类型）；公有构造函数包括无参构造（长、宽初始化为1）、带参构造（接收两个double参数初始化长和宽，参数<=0时默认初始化为1）；公有成员函数包括getPerimeter()（返回周长）、getArea()（返回面积）、setLength()（设置长，参数非法时不修改）、setWidth()（设置宽，参数非法时不修改）、getLength()、getWidth()（返回长和宽的值）。输入格式：输入四个浮点数，分别代表无参构造矩形的新长、新宽，带参构造矩形的初始长、初始宽。输出格式：分别输出两个矩形的长、宽、周长、面积，保留2位小数，每个矩形信息占一行，格式为“长:xx宽:xx周长:xx面积:xx”。参考实现：```cppusingnamespacestd;classRectangle{private:doublelength;doublewidth;public:Rectangle():length(1.0),width(1.0){}Rectangle(doublel,doublew){length=(l>0)?l:1.0;width=(w>0)?w:1.0;}voidsetLength(doublel){if(l>0)length=l;}voidsetWidth(doublew){if(w>0)width=w;}doublegetLength()const{returnlength;}doublegetWidth()const{returnwidth;}doublegetPerimeter()const{return2*(length+width);}doublegetArea()const{returnlength*width;}};intmain(){doublel1,w1,l2,w2;cin>>l1>>w1>>l2>>w2;Rectangler1;r1.setLength(l1);r1.setWidth(w1);Rectangler2(l2,w2);cout<<fixed<<setprecision(2);cout<<"长:"<<r1.getLength()<<"宽:"<<r1.getWidth()<<"周长:"<<r1.getPerimeter()<<"面积:"<<r1.getArea()<<endl;cout<<"长:"<<r2.getLength()<<"宽:"<<r2.getWidth()<<"周长:"<<r2.getPerimeter()<<"面积:"<<r2.getArea()<<endl;return0;}```代码说明：类设计严格遵循封装原则：长、宽成员设为私有，外部必须通过公有的set方法修改，set方法内置合法性校验，保证对象状态始终合法，不会出现长或宽为非正数的无意义情况。所有不修改成员变量的方法都添加const修饰，既可以让编译器做语法检查，也支持const对象调用。无参构造使用初始化列表赋值，相比构造函数体内赋值效率更高。6.学生类继承与多态实现题目描述：设计人员基类Person，包含私有成员name（姓名，string）、age（年龄，int），公有构造函数初始化两个成员，公有成员函数showInfo()输出人员基本信息。从Person公有派生学生类Student，增加私有成员stuId（学号，string）、score（分数，double），公有构造函数初始化所有成员，重写showInfo()输出学生完整信息。要求通过基类指针实现多态调用。输入格式：第一行输入姓名、年龄，代表Person对象信息；第二行输入姓名、年龄、学号、分数，代表Student对象信息。输出格式：分别通过基类指针调用两个对象的showInfo()，Person对象输出格式为“人员信息：姓名:xx年龄:xx”，Student对象输出格式为“学生信息：姓名:xx年龄:xx学号:xx分数:xx”，分数保留1位小数。参考实现：```cppusingnamespacestd;classPerson{protected:stringname;intage;public:Person(stringn,inta):name(move(n)),age(a){}virtualvoidshowInfo()const{cout<<"人员信息：姓名:"<<name<<"年龄:"<<age<<endl;}virtual~Person()=default;};classStudent:publicPerson{private:stringstuId;doublescore;public:Student(stringn,inta,stringid,doubles):Person(move(n),a),stuId(move(id)),score(s){}voidshowInfo()constoverride{cout<<"学生信息：姓名:"<<name<<"年龄:"<<age<<"学号:"<<stuId<<"分数:"<<fixed<<setprecision(1)<<score<<endl;}};intmain(){stringname1,name2,id;intage1,age2;doublescore;cin>>name1>>age1;cin>>name2>>age2>>id>>score;Person*p1=newPerson(name1,age1);Person*p2=newStudent(name2,age2,id,score);p1->showInfo();p2->showInfo();deletep1;deletep2;return0;}```代码说明：多态实现需满足三个核心条件：基类将待重写方法声明为虚函数（virtual）、派生类重写虚函数、通过基类指针/引用指向派生类对象。基类将name、age设为protected成员，允许派生类直接访问，简化代码。派生类使用override关键字标记重写方法，可让编译器检查函数签名是否匹配，避免因参数、const属性不匹配导致重写失败。基类析构函数必须声明为虚函数，否则通过基类指针释放派生类对象时，只会调用基类析构函数，派生类资源无法释放，造成内存泄漏。构造函数中使用move转移string所有权，避免不必要的拷贝，提升效率。7.自定义字符串类MyString题目描述：自主实现字符串类MyString，不直接依赖std::string接口，需包含：私有成员char*str（指向堆上存储的字符串）、intlen（字符串长度，不含末尾'\0'）；公有接口包括无参构造（初始化为空串）、带参构造（接收C风格字符串初始化）、拷贝构造（实现深拷贝）、拷贝赋值运算符（实现深拷贝、处理自赋值）、析构函数（释放堆内存）、c_str()（返回C风格字符串指针）、size()（返回字符串长度）、重载+运算符（实现两个字符串拼接）、重载==运算符（判断字符串内容是否相等）。输入格式：输入两个不含空格的C风格字符串，分别用于初始化两个MyString对象s1、s2。输出格式：分别输出s1、s2的长度和内容，输出s1+s2的拼接结果和长度，输出s1与s2是否相等的判断结果（相等输出1，不等输出0）。参考实现：```cppusingnamespacestd;classMyString{private:char*str;intlen;public:MyString():len(0){str=newchar[1];str[0]='\0';}MyString(constchar*s){if(s==nullptr){len=0;str=newchar[1];str[0]='\0';}else{len=strlen(s);str=newchar[len+1];strcpy(str,s);}}MyString(constMyString&other){len=other.len;str=newchar[len+1];strcpy(str,other.str);}MyString&operator=(constMyString&other){if(this==&other)return*this;delete[]str;len=other.len;str=newchar[len+1];strcpy(str,other.str);return*this;}~MyString(){delete[]str;}constchar*c_str()const{returnstr;}intsize()const{returnlen;}MyStringoperator+(constMyString&other)const{MyStringres;res.len=len+other.len;delete[]res.str;res.str=newchar[res.len+1];strcpy(res.str,str);strcat(res.str,other.str);returnres;}booloperator==(constMyString&other)const{if(len!=other.len)returnfalse;returnstrcmp(str,other.str)==0;}};intmain(){chars1[1000],s2[1000];cin>>s1>>s2;MyStringa(s1),b(s2);cout<<a.size()<<""<<a.c_str()<<endl;cout<<b.size()<<""<<b.c_str()<<endl;MyStringc=a+b;cout<<c.size()<<""<<c.c_str()<<endl;cout<<(a==b?1:0)<<endl;return0;}```代码说明：类的核心是实现深拷贝逻辑：默认生成的拷贝构造、拷贝赋值仅会拷贝指针的地址值（浅拷贝），导致两个对象的str指向同一块堆内存，析构时会出现重复释放崩溃。深拷贝需要为新对象申请独立的堆内存，拷贝原对象的字符串内容，保证对象间内存互不干扰。拷贝赋值运算符必须做自赋值检查，若传入对象为自身，直接返回即可，否则先释放自身内存再拷贝会访问野指针。+运算符重载必须返回值类型，不能返回引用，因为拼接结果是临时对象，函数结束后临时对象销毁会导致引用无效。带参构造需要处理空指针输入，避免strlen访问空指针崩溃。8.学生成绩排序题目描述：有n名学生的成绩信息，包含学号、姓名、语文、数学、英语三科成绩，计算每个学生的总分，按规则排序：总分从高到低，总分相同则数学成绩从高到低，数学成绩也相同则学号从小到大。输入格式：第一行输入正整数n（1<=n<=1000）代表学生人数；接下来n行，每行输入学号（10位字符串）、姓名（不超过10位字符串）、语文、数学、英语成绩（均为0-100的整数）。输出格式：输出排序后的学生信息，每行包含学号、姓名、三科成绩、总分，字段间用单个空格分隔。参考实现：```cppusingnamespacestd;structStudent{stringid;stringname;intchinese;intmath;intenglish;inttotal;};intmain(){intn;cin>>n;vector<Student>stus(n);for(inti=0;i<n;++i){cin>>stus[i].id>>stus[i].name>>stus[i].chinese>>stus[i].math>>stus[i].english;stus[i].total=stus[i].chinese+stus[i].math+stus[i].english;}sort(stus.begin(),stus.end(),[](constStudent&a,constStudent&b){if(a.total!=b.total)returna.total>b.total;if(a.math!=b.math)returna.math>b.math;returna.id<b.id;});for(constauto&s:stus){cout<<s.id<<""<<<<""<<s.chinese<<""<<s.math<<""<<s.english<<""<<s.total<<endl;}return0;}```代码说明：使用vector存储学生信息，相比原生数组更灵活，内存管理更安全。sort是STL的内省排序实现，时间复杂度O(nlogn)，支持自定义比较规则。这里使用C++11lambda表达式作为比较函数，代码更紧凑。比较函数规则为：当a应该排在b前面时返回true，因此总分、数学成绩高的比较时返回大于号结果，学号小的返回小于号结果（string默认<运算符实现字典序升序比较）。输入时提前计算总分，避免排序比较时重复计算，提升效率。9.括号匹配校验题目描述：给定仅包含'('、')'、'['、']'、'{'、'}'的字符串，判断括号是否有效：左括号必须用相同类型的右括号闭合，左括号必须按正确顺序闭合，空字符串为有效。输入格式：输入一行字符串，长度不超过10000，仅包含上述6种字符。输出格式：有效输出true，否则输出false。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){strings;cin>>s;stack<char>st;for(charc:s){if(c=='(')st.push(')');elseif(c=='[')st.push(']');elseif(c=='{')st.push('}');else{return0;}st.pop();}}cout<<(st.empty()?"true":"false")<<endl;return0;}```代码说明：栈的后进先出特性完美匹配括号匹配逻辑：最后出现的左括号需要最先闭合。实现时采用优化技巧：遇到左括号时压入对应的右括号，遇到右括号时直接对比栈顶即可，无需额外判断括号对应关系。算法覆盖三种错误场景：遇到右括号时栈为空（右括号无匹配左括号）、栈顶与当前右括号不匹配（括号类型错误）、遍历结束后栈非空（左括号无匹配右括号）。时间复杂度O(n)，每个字符入栈出栈各一次，空间复杂度最坏O(n)（全为左括号的场景）。10.单词频率统计题目描述：给定一段英文文本，统计每个单词出现的频率，按规则输出：频率从高到低，频率相同则按单词字典序从小到大。单词定义为连续的英文字母组成的序列，不区分大小写，数字、标点、空格均为单词分隔符。输入格式：输入一行文本，长度不超过100000，包含可打印ASCII字符。输出格式：每行输出一个单词和对应次数，单词全小写，单词与次数间用单个空格分隔。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){strings;getline(cin,s);unordered_map<string,int>freq;stringword;for(charc:s){if(isalpha(c)){word+=tolower(c);}else{if(!word.empty()){freq[word]++;word.clear();}}}if(!word.empty())freq[word]++;vector<pair<string,int>>vec(freq.begin(),freq.end());sort(vec.begin(),vec.end(),[](constpair<string,int>&a,constpair<string,int>&b){if(a.second!=b.second)returna.second>b.second;returna.first<b.first;});for(constauto&p:vec){cout<<p.first<<""<<p.second<<endl;}return0;}```代码说明：因为输入包含空格，所以用getline读取整行输入。单词分割逻辑为遍历每个字符，字母转小写后追加到临时单词，非字母则视为单词边界，临时单词非空时计入频率统计。遍历结束后需要处理最后一个单词（文本末尾为字母时，循环内不会触发计入逻辑）。频率统计使用unordered_map，底层为哈希表，插入查找平均O(1)，比红黑树实现的map效率更高。由于unordered_map无序且无法按值排序，因此将键值对拷贝到vector后自定义排序。isalpha、tolower函数来自cctype头文件，兼容性好，不受区域设置影响。11.0-1背包问题题目描述：有一个容量为W的背包，n件物品的重量为w[i]、价值为v[i]，每件物品只能选或不选（不可分割），求背包能装下的最大总价值。输入格式：第一行输入n（1<=n<=100）和W（1<=W<=1000），分别代表物品数和背包容量；第二行输入n个正整数代表各物品重量；第三行输入n个正整数代表各物品价值。输出格式：输出一个整数代表最大总价值。参考实现：```cppusingnamespacestd;intmain(){intn,W;cin>>n>>W;vector<int>w(n),v(n);for(inti=0;i<n;++i)cin>>w[i];for(inti=0;i<n;++i)cin>>v[i];vector<int>dp(W+1,0);for(inti=0;i<n;++i){for(intj=W;j>=w[i];--j){dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i]);}}cout<<dp[W]<<endl;return0;}```代码说明：本实现采用一维滚动数组优化空间复杂度，dp[j]表示容量为j的背包能装的最大价值，初始状态全为0（无物品时价值为0）。状态转移逻辑为：对每个物品，有选和不选两种选择，不选则dp[j]保持原值，选则预留w[i]容量，加上当前物品价值，取两者最大值。必须倒序遍历容量的原因是保证每个物品只被选一次：倒序时dp[j-w[i]]存储的是上一轮（未选当前物品）的结果，正序遍历会导致dp[j-w[i]]在本轮被提前更新，相当于同一物品被多次选择，退化为完全背包问题。该实现时间复杂度O(nW)，空间复杂度O(W)，相比二维数组方案空间效率大幅提升。12.二叉树层序遍历题目描述：给定一棵二叉树，按层序遍历方式返回节点值，即逐层从左到右访问所有节点。二叉树节点结构为：structTreeNode{intval;TreeNode*left;TreeNode*right;TreeNode(intx):val(x),left(nullptr),right(nullptr){}};输入格式：输入为层序序列化的二叉树字符串，节点值用逗号分隔，空节点用"null"表示，例如"1,2,3,null,null,4,5"代表根节点为1，左孩子2、右孩子3，2的左右孩子为空，3的左孩子4、右孩子5。输出格式：按层输出，每层节点值用空格分隔，层与层之间换行。参考实现：```cppusingnamespacestd;structTreeNode{intval;TreeNode*left;TreeNode*right;TreeNode(intx):val(x),left(nullptr),right(nullptr){}};vector<string>split(conststring&s,chardelim){vector<string>tokens;stringtoken;istringstreamtokenStream(s);while(getline(tokenStream,token,delim)){tokens.push_back(token);}returntokens;}intmain(){