《程序設(shè)計(jì)藝術(shù)與方法》課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、程序設(shè)計(jì)藝術(shù)與方法課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱STL的熟悉與使用姓名系院專業(yè)信息工程系班級(jí)物聯(lián)網(wǎng)一班學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期指導(dǎo)教師成績一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.(1)掌握C+中STL的容器類使用。(2)掌握C+中STL的算法類的使用。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容Vector,list可當(dāng)作列表使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們都是動(dòng)態(tài)增長的。1.vector表示一段連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域每個(gè)兀素被順序儲(chǔ)存在這段內(nèi)存中。對(duì)vector的隨即訪問效率很高。但是在任意位置而不是在vector末尾插入元素則效率很低，因?yàn)樗枰汛迦朐氐挠疫叺拿總€(gè)兀素都拷貝一遍。類似的刪除價(jià)-個(gè)而不是vector的最后-個(gè)兀素效率低。2list表示非連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域并通過

2、一對(duì)指向首尾元素的指針雙向進(jìn)行遍歷在list的任意位置插入和刪除元素的效率都很高，指針必須被賦值但不需要用拷貝元素來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，另一方面它對(duì)隨機(jī)訪問的支持并不好訪問一個(gè)元素需要遍歷中間的元素，另外每個(gè)元素還有倆不能給個(gè)指針的額外空間開銷。3泛型算法讓編寫一般化并可重復(fù)使用的算法，其效率與指針對(duì)某特定數(shù)據(jù)類型而設(shè)計(jì)的算法相同。泛型即是指具有在多種數(shù)據(jù)類型上皆可操作的含義，與模板有些相似。STL巨大而且可以擴(kuò)充，它包含很多計(jì)算機(jī)基本算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且將算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全分離，其中算法是泛型的，不與任何特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο箢愋拖翟谝黄稹Ｈ?、?shí)驗(yàn)項(xiàng)目摘要1.練習(xí)vector和list的使用。定義一個(gè)空的

3、vector,元素類型為int,生成10個(gè)隨機(jī)數(shù)插入到vector中，用迭代器遍歷vector并輸出其中的元素值。在vector頭部插入一個(gè)隨機(jī)數(shù)，用迭代器遍歷vector并輸出其中的元素值。用泛型算法find查找某個(gè)隨機(jī)數(shù)，如果找到便輸出，否則將此數(shù)插入vector尾部。用泛型算法sort將vector排序，用迭彳器遍歷vector并輸出其中的元素值。刪除vector尾部的元素，用迭代器遍歷vector并輸出其中的元素值。將vector清空。定義一個(gè)list,并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并注意觀察結(jié)果2練習(xí)泛型算法的使用。te義一個(gè)vector,兀素類型為int,插入10個(gè)隨機(jī)數(shù)，使用sort按升殍排序

4、，輸出每個(gè)元素的值，再按降敘排序，輸出每個(gè)元素的值。練習(xí)用find查找元素。用min和max找出容器中的最小元素個(gè)最大元素、并輸出。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(源程序及相關(guān)說明)1.練習(xí)vector和list的使用：#include<iostream>#include<vector>#include<iomanip>#include<ctime>#include<algorithm>usingnamespacestd;vector<int>myV;boolsortup(intv1,intv2)returnv1<v2;intm

5、ain(intargc,char*argv口)srand(time(NULL);隨機(jī)產(chǎn)生十個(gè)數(shù)for(inti=0;i<10;i+)myV.push_back(rand();sort(myV.begin(),myV.end(),sortup);用sort排序升序vector<int>二iterato門t1;for(it1=myV.begin();it1!=myV.end();it1+)cout<<(*it1)<<setw(6);打印數(shù)組cout<<endl;intmin=myV0;for(it1=myV.begin()+1;it1!=myV

6、.end();it1+)if(*it1)<min)min=(*it1);cout<<"最小元素為"<<min<<endl;intmax=myV0;for(it1=myV.begin();it1!=myV.end();it1+)if(*it1)>max)max=(*it1);cout<<”最大元素為"<<max<<endl;cout<<endl;intvalue=rand();it1=find(myV.begin(),myV.end(),value);if(*it1)=v

7、alue)cout<<"找到了這個(gè)隨機(jī)數(shù)"<<endl;elsecout<<"沒有找到這個(gè)隨機(jī)數(shù)"<<endl;myV.insert(myV.end(),value);/數(shù)組中沒有隨機(jī)數(shù)，插入尾部cout<<”插入尾部的隨機(jī)數(shù)為"<<value<<endl;for(it1=myV.begin();it1!=myV.end();it1+)cout<<(*it1)<<setw(6);cout<<"n"<&

8、lt;endl;/隨機(jī)在vector頭部插入一個(gè)隨機(jī)數(shù)intt=rand();/定義t;將一個(gè)隨機(jī)數(shù)賦給t,插入到數(shù)組頭部myV.insert(myV.begin(),t);cout<<"插入頭部的隨機(jī)數(shù)為"<<t<<endl;for(it1=myV.begin();it1!=myV.end();it1+)cout<<(*it1)<<setw(6);cout<<endl;/刪除尾部元素myV.pop_back();for(it1=myV.begin();it1!=myV.end();it1+)cout&

9、lt;<(*it1)<<setw(6);cout<<endl;myV.clear();/清空數(shù)組if(myV.empty()cout<<"It'sempty!"<<endl;system("PAUSE");/pressanykeytocontinue.return0;運(yùn)行截圖：2練習(xí)泛型算法的使用：#include<list>#include<iostream>/#inclued<algorithm>usingnamespacestd;typedeflist

10、<int>lin;intvalue=2,4,6,1,8;voidprint(lin&l)inti;lin二iterato門it;/定義一個(gè)迭代器for(lit=l.begin();lit!=l.end();lit+)cout<<(*lit)<<""/打印list中的元素cout<<endl;boolsortsp(intv1,intv2)/升序排序算法returnv1>v2;intmain()linlin2;lin2.push_front(3);lin2.push_front(4);lin2.insert(lin2

11、.begin(),value,value+5);cout<<"lin2內(nèi)的元素為："print(lin2);lin2.sort();cout<<"排序后的lin2:"print(lin2);lin2.push_front(10);在list頭部插入10cout<<"在list頭部插入10之后的結(jié)果："print(lin2);lin2.remove(6);cout<<"刪除一個(gè)數(shù)后的linl:"print(lin2);system("PAUSE");

12、pressanykeytocontineureturn0;運(yùn)行截圖：實(shí)驗(yàn)名稱姓 名實(shí)驗(yàn)日期一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? .掌握寬度優(yōu)先搜索算法。2 .掌握深度優(yōu)先搜索算法。搜索算法的實(shí)驗(yàn)"上, 信息工程系院專業(yè) 系指導(dǎo)教師二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容1寬度優(yōu)先搜索算法：又稱廣度優(yōu)搜索。是最簡單的圖的算法的原形。其屬于一種盲搜尋法，目的是系統(tǒng)地展開并檢查圖中的所有節(jié)點(diǎn)，以尋找結(jié)果。換句話說，它并不考慮結(jié)果的可能位址，徹底地搜索整張圖，直到找到結(jié)果為止。2深度優(yōu)先搜索算法：它的目的是要達(dá)到被搜索結(jié)構(gòu)的葉結(jié)點(diǎn)。在一個(gè)HTML文件中，當(dāng)一個(gè)超鏈被選擇后，被連接的HTML文件將執(zhí)行深度優(yōu)先搜索，即在搜索其余的超鏈

13、走到不能再深入為止，然后返回到某一個(gè)HTML文件，再繼續(xù)選擇該HTML文件中的其他超鏈。當(dāng)不再有其他超鏈可選擇時(shí)，說明搜索已經(jīng)結(jié)束。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目摘要1 .將書上的走迷宮代碼上機(jī)運(yùn)行并檢驗(yàn)結(jié)果，并注意體會(huì)搜索的思想。2 .八皇后問題：在一個(gè)國際象棋棋盤上放八個(gè)皇后，使得任何兩個(gè)皇后之間不相互攻擊，求出所有的布棋方法。上機(jī)運(yùn)行并檢驗(yàn)結(jié)果。思考：將此題推廣到N皇后的情況，檢驗(yàn)在N比較大的情況下，比方說N=16的時(shí)候，你的程序能否快速的求出結(jié)果，如果不能，思考有什么方法能夠優(yōu)化算法。3騎士游歷問題：在國際棋盤上使一個(gè)騎士遍歷所有的格子一遍且僅一遍，對(duì)于任意給定的頂點(diǎn)，輸出一條符合上述要求的路徑。4倒水

14、問題：給定2個(gè)沒有刻度容器，對(duì)于任意給定的容積，求出如何只用兩個(gè)瓶裝出L升的水，如果可以，輸出步驟，如果不可以，請(qǐng)輸出NoSolution。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(源程序及相關(guān)說明)2，八皇后問題：#include<stdio.h>/*聲明常量N存儲(chǔ)行和列*/#defineN8#defineNUM8/*聲明全局變量，hNN控制盤格，HNN控制輸出，nN存儲(chǔ)每一步的*縱坐標(biāo)，count用于計(jì)數(shù)。*/inthNN,nN,HNN;intcount=0;/*聲明函數(shù)voidtryit(int,int)嘗試符合條件的方法*/voidtryit(int,int);/*聲明函數(shù)voidoutputA

15、rray(intN)輸出數(shù)組*/voidoutputArray(intN);main()intx=0,y=0,i,j;/*初始化為零*/for(i=0;i<=N-1;i+)for(j=0;j<=N-1;j+)tryit(x,y);printf("其他的布局略n");printf("共有%d種布局.n",92);return(0);)/*定義函數(shù)voidtryit(int,int)嘗試符合條件的方法*/voidtryit(intx,inty)inti,j;if(count<=NUM)/*重復(fù)時(shí)跳出遞歸*/if(H00=1&&

16、;H14=1&&H27=1&&H35=1&&H42=1&&H56=1&&H61=1&&H73=1)&&count!=1)()elseif(x>=0&&x<=N-1&&y>=0&&y<=N-1&&hxy=0)/*對(duì)與皇后在同一行、歹h斜線上的點(diǎn)作出處理*/for(j=0;j<=7;j+)if(hxj=0)hxj=x+1;if(hjy=0)hjy=x+1;if(x+j>=0&&am

17、p;x+j<=N-1&&y+j>=0&&y+j<=N-1&&hx+jy+j=0)hx+jy+j=x+1;if(x+j>=0&&x+j<=N-1&&y-j>=0&&y-j<=N-1&&hx+jy-j=0)hx+jy-j=x+1;if(x-j>=0&&x-j<=N-1&&y+j>=0&&y+j<=N-1&&hx-jy+j=0)if(x-j>=0&

18、&x-j<=N-1&&y-j>=0&&y-j<=N-1&&hx-jy-j=0)hx-jy-j=x+1;)/*對(duì)皇后處的點(diǎn)作出標(biāo)志*/hxy=-x-1;/*完成一種走法作出處理*/if(x=7)(/*轉(zhuǎn)換成輸出的格式*/for(i=0;i<=N-1;i+)(for(j=0;j<=N-1;j+)(if(hij<0)Hij=1;elseHij=0;)count=count+1;/*輸出前幾種情況*/if(count<=NUM)(printf("布局dn",count);outputA

19、rray(H);)/*對(duì)下一種走法，清楚前一次的影響*/for(i=0;i<=N-1;i+)(for(j=0;j<=N-1;j+)(if(hij=x|hij=-x|hij=-x-1)hx-jy+j=x+1;/*遞歸，嘗試另一種方法*/tryit(x-1,nx-1+1);/*未走完一次，繼續(xù)下一行*/elsenx=y;tryit(x+1,0);else/*此路不通時(shí)，返回上一行，嘗試下一種方法*/if(y>7)/*清楚前一次影響*/for(i=0;i<=N-1;i+)for(j=0;j<=N-1;j+)if(hij=x|hij=-x)hij=0;/*分情況遞歸*/i

20、f(x-1>=0)tryit(x-1,nx-1+1);elsetryit(0,0);/*嘗試下一格*/elsetryit(x,y+1);/*定義函數(shù)voidoutputArray(intN)輸出數(shù)組*/voidoutputArray(inthN)inti,j;for(i=0;i<=N-1;i+)for(j=0;j<=N-1;j+)printf("%d",hij);printf("n");運(yùn)行截圖：4.倒水問題：#include"stdio.h"intmain()intca,cb,cc,x,y;while(scanf(

21、"%d%d%d",&ca,&cb,&cc)!=EOF)if(cb=cc)printf("fillBn");elseif(ca=cc)printf("fillAn");printf("pourABn");elsex=y=0;if(ca<cc)while(1)if(y=0)y=cb;printf("fillBn");if(y>ca-x)/如果b中的水大于a中的剩余容積，就把a(bǔ)灌滿y-=ca-x;x=ca;printf("pourBAn");el

22、se/果b中的水小于a中的剩余容積，那么把b中的水全加入a/x+=y;y=0;printf("pourBAn");if(y=cc)/果b中的水已經(jīng)和cc相等，那就結(jié)束/break;if(ca=x)/果a中的水滿了，就把a(bǔ)倒空/x=0;printf("emptyAn");elsewhile(1)if(x=0)x=ca;printf("fillAn");if(x>cb-y)/果a中的水大于b中的剩余容積，就把b灌滿/x-=cb-y;y=cb;printf("pourABn");else/果a中的水小于b中的剩余容

23、積，那么把a(bǔ)中的水全加入b/y+=x;x=0;printf("pourABn");if(y=cc)/如果b中的水已經(jīng)和cc相等，那就結(jié)束break;if(y=cb)/果b中的水滿了，就把b倒空/y=0;printf("emptyB'n");printf("successn");return0;運(yùn)行截圖：實(shí)驗(yàn)名稱計(jì)算幾何算法的實(shí)現(xiàn)姓名系院專業(yè)信息工程系班級(jí)物聯(lián)網(wǎng)一班學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期指導(dǎo)教師成績一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? .理解線段的性質(zhì)、叉積和啟向回積。2 .掌握尋找凸包的算法。3 .綜合運(yùn)用計(jì)算幾何和搜索中的知識(shí)求解有關(guān)問題。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)

24、習(xí)內(nèi)容凸包：是一組點(diǎn)集中的子集，這一子集形成的凸多邊形可以將點(diǎn)集中所有的點(diǎn)都圍住，并且這一凸邊形的面積是最小的。一種尋找凸包的算法：打包法首先，我們找出點(diǎn)集中最下方的點(diǎn)，如果這樣的點(diǎn)不止一個(gè)，就選用最左邊的點(diǎn)（如P0）。顯然，這個(gè)點(diǎn)（P0）是凸包子集中的一個(gè)點(diǎn)。可以設(shè)想在P0處拴了一根皮筋的一端，另一端放在和P0成水平位置的右側(cè)。現(xiàn)在，將皮筋，沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，首先會(huì)碰到P1,這樣就找到了另一個(gè)凸包子集中的點(diǎn)。以P1為中心，做和P0一樣的事，會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們將碰到P3,又一個(gè)凸包的點(diǎn)。我們可以一直這樣做下去，直到再L次遇到P0,凸包就被找出來了。具體而言，在第一次找到P0點(diǎn)之后，以P0為每個(gè)矢量的

25、起點(diǎn)，其它的點(diǎn)為矢量的終點(diǎn)，來比較任意兩個(gè)矢量的轉(zhuǎn)角，就可以對(duì)余下的點(diǎn)進(jìn)行按極角排序三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目摘要1將講義第三章第三節(jié)中的凸包代碼上機(jī)運(yùn)行并檢驗(yàn)結(jié)果。2完成講義第三章的課后習(xí)題，上機(jī)運(yùn)行并檢驗(yàn)結(jié)果。3思考：判線段相交時(shí)，如果有個(gè)線段的端點(diǎn)在另一條線段上，注意可能與另一條線段上的端點(diǎn)重合，思考這樣的情況。4房間最短路問題：給頂一個(gè)內(nèi)含阻礙墻的房間，求解出一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最最短路徑。房間的邊界固定在x=0,x=10,y=0和y=10。起點(diǎn)和重點(diǎn)固定在(0,5)和(10,5)。房間里還有0至M8個(gè)墻，每個(gè)墻有兩個(gè)門。輸入給定的墻的個(gè)數(shù)，每個(gè)墻的x位置和兩個(gè)門的y坐標(biāo)區(qū)間，輸出最短路的長度四、實(shí)驗(yàn)

26、結(jié)果與分析(源程序及相關(guān)說明)3 .思考：用跨立方法，跨立的含義是：如果一條線段的一個(gè)端點(diǎn)在一條直線的一邊，另一個(gè)端點(diǎn)在這條直線的另一端，我們就說這條線段跨立在這條直線上。線段相交滿足且只需滿足如下兩個(gè)條件就可以了：1兩條線段相互跨立；2條線段的一個(gè)端點(diǎn)在另一條線段上。如果兩線段相交，則兩線段必然相互跨立對(duì)方。若p1p2跨立p3P4,則矢量(p1-p3)和(p2-p1)位于矢量(p4p3)的兩側(cè)，即(p1-p3)X(p4-p3)*(p2-p3)X(p4-p3)<0。上式可改寫成(p1-p3)X(p4-p3)*(p4-p3)X(p2-p3)>0。當(dāng)(p1-p3)X(p4-p3)=0時(shí)

27、，說明(p1-p3)和(p4-p3)共線，但是因?yàn)橐呀?jīng)通過快速排斥試驗(yàn)，所以p1一定在線段p3P4上；同理，(p4-p3)X(p2-p3)=0說明p2一定在p3P4上。所以判斷p1p2跨立Q1Q2的依據(jù)是：(p1-p3)X(p4-p3)*(p4-p3)X(p2-p3)>=0。同理判斷Q1Q2跨立P1P2的依據(jù)是：(p3-p1)X(p2-p1)*(p2-p1)X(p4-p1)>=0。代碼中函數(shù)boolsegment_intersect(用于判斷p1、p2構(gòu)成的線段和p3、p4構(gòu)成的線段是否相交?？梢钥闯龉参宸N情況兩覆段是相交而，應(yīng)之就輸出“ThetwoareNotintersecte

28、d!4 .房間最短路問題：#include<iostream>#include<utility>#include<vector>innclude<algorithm>usingnamespacestd;typedefpair<double,double>POINT;儂段doubledirection(POINTp,POINTp1,POINTp2)POINTv1,v2;v1.first=p2.first-p1.first;v1.second=p2.second-p1.first;v2.first=p1.first-p.first;v2.

29、second=p1.second-p.second;returnv1.first*v2.second-v1.second*v2.second;boolon_segment(POINTp,POINTp1,POINTp2)doublemin_x=p1.first<p2.first?p1.first:p2.first;max_x=p1.first>p2.first?p1.first:p2.first;doublemin_y=p1.second<p2.second?p1.second:p2.second;doublemax_y=p1.second>p2.second?p1.se

30、cond:p2.second;if(p.first>=min_x&&p.first<max_x&&p.second>=min_y&&p.second<=max_y)returntrue;elsereturnfalse;POINTstartPoint;boolsortByPolorAngle(constPOINT&p1,constPOINT&p2)doubled=direction(startPoint,p1,p2);if(d<0)returntrue;if(d>0)returnfalse;if(d=0&&on_segment(startPoint,p1,p2)returntrue;if