C++面向对象程序设计双语教程（第3版）-参考答案 刘嘉敏 【ch08】 Templates

Chapter8Templates1.Findtheerror(s)ineachofthefollowinglinesandexplainhowtocorrectit.略。2.DefineaSwapfunctiontemplatethatimplementsexchangeoftwonumbers.Implementthetemplatebyusingtypesintanddouble.为了实现两个数字的交换函数模板，我们可以使用模板代码来处理不同数据类型。```cpptemplate<typenameT>voidswapTwoNumbers(T&a,T&b){Ttemp=a;a=b;b=temp;}```这个交换函数模板可以处理任何数据类型，包括`int`和`double`。```cppintmain(){inta=5;intb=10;swapTwoNumbers(a,b);cout<<\Swappedvalues:\<<a<<\\<<b<<endl;doublex=2.5;doubley=4.7;swapTwoNumbers(x,y);cout<<\Swappedvalues:\<<x<<\\<<y<<endl;return0;}```运行上述示例代码，输出会是：```Swappedvalues:105Swappedvalues:4.72.5```3.DefineagetMaxfunctiontemplatewithfindingthemaximumvalueamong10numbers.Implementitbyusingtypesintandfoat.当使用int类型时，可以使用以下模板来实现getMax函数：```cpptemplate<typenameT>TgetMax(Tvalues[],intsize){TmaxVal=values[0];for(inti=1;i<size;i++){if(values[i]>maxVal){maxVal=values[i];}}returnmaxVal;}intmain(){intintArr[]={1,6,2,8,5,3,9,4,7,0};intintMax=getMax<int>(intArr,10);cout<<\ThemaximumvalueinintArris:\<<intMax<<endl;floatfloatArr[]={1.5,6.7,2.3,8.1,5.9,3.4,9.8,4.2,7.6,0.9};floatfloatMax=getMax<float>(floatArr,10);cout<<\ThemaximumvalueinfloatArris:\<<floatMax<<endl;return0;}```这个模板函数可以适用于不同类型的数组，并返回该数组中的最大值。在main函数中，我们分别传入了一个int类型和一个float类型的数组，并打印出了它们的最大值。4.Writeafunctiontemplatetocomparethevaluesoftwovalues.Iftheyareequal,retur1;otherwise,return0.Instantiateitbyusingtypesdoubleandstring.以下是一个函数模板的示例，可以用来比较两个值的值，并返回相应的结果：```cpptemplate<typenameT>intcompareValues(Ta,Tb){if(a==b){return1;}else{return0;}}//实例化模板函数，传入双精度类型的值doubledoubleValue1=3.14;doubledoubleValue2=3.14159;intresult1=compareValues<double>(doubleValue1,doubleValue2);//result1的值为0，因为doubleValue1和doubleValue2不相等//实例化模板函数，传入字符串类型的值stringstringValue1=\Hello\stringstringValue2=\World\intresult2=compareValues<string>(stringValue1,stringValue2);//result2的值为0，因为stringValue1和stringValue2不相等```通过将模板函数的T替换为具体的类型（例如双倍类型和字符串类型），我们可以实例化函数并进行比较。在示例中，当传入两个不相等的值时，函数返回值为0。5.Defineaclasstemplatearraythatproducesaboundscheckedarray.Instantiateitbyusingtypesintandfloat.以下是使用类模板实现的边界检查数组：```cpp#include<iostream>usingnamespacestd;template<typenameT>classBoundArray{private:T*arr;intsize;public:BoundArray(intn){arr=newT[n];size=n;}~BoundArray(){delete[]arr;}T&operator[](intindex){if(index<0||index>=size){cout<<\索引超出范围！\<<endl;throwout_of_range(\索引超出范围\}returnarr[index];}};intmain(){try{BoundArray<int>intArr(5);for(inti=0;i<5;i++){intArr[i]=i;}for(inti=0;i<6;i++){cout<<intArr[i]<<\\}cout<<endl;}catch(constexception&e){cout<<\捕获到异常：\<<e.what()<<endl;}try{BoundArray<double>doubleArr(3);for(inti=0;i<3;i++){doubleArr[i]=i+0.5;}for(inti=0;i<4;i++){cout<<doubleArr[i]<<\\}cout<<endl;}catch(constexception&e){cout<<\捕获到异常：\<<e.what()<<endl;}return0;}```这个类模板`BoundArray`接受一个类型参数`T`，其中`T`可以是`int`或者`float`等类型。在类的内部，我们用一个动态分配的数组`arr`来存储数据，并使用私有成员变量`size`来记录数组的大小。`BoundArray`中的`operator[]`重载函数会对索引进行边界检查，如果索引小于0或者大于等于数组大小，则会抛出`out_of_range`异常并输出错误消息。在`main`函数中，我们使用`BoundArray`类模板实例化了一个整型数组`intArr`和一个浮点型数组`doubleArr`，并演示了数组的访问和边界检查。此程序的输出应该是：```01234捕获到异常：索引超出范围```这表明整型数组的大小为5，而浮点型数组的大小为3。由于整型数组访问了索引为5的元素（超出了范围），所以触发了边界检查并抛出了异常。而浮点型数组则直接在访问索引为4的元素时触发了边界检查，也抛出了异常。6.DefineaStackclasstemplate.Implementthetemplatebyusingintandchar.```cpptemplate<typenameT>classStack{private:staticconstintmax_size=100;Tdata[max_size];inttop_index;public:Stack(){top_index=-1;}boolisEmpty(){returntop_index==-1;}boolisFull(){returntop_index==max_size-1;}voidpush(Tvalue){if(isFull()){std::cout<<\Stackoverflow!\<<std::endl;return;}data[++top_index]=value;}Tpop(){if(isEmpty()){std::cout<<\Stackunderflow!\<<std::endl;returnT();}returndata[top_index--];}Ttop(){if(isEmpty()){std::cout<<\Stackisempty!\<<std::endl;returnT();}returndata[top_index];}};```这个类模板中有一个静态成员变量`max_size`用于定义栈的最大容量，一个数组`data`存储数据，以及一个`top_index`表示栈顶的索引。类模板提供了一些基本的堆栈操作，包括`push`入栈、`pop`出栈、`top`查看栈顶元素、`isEmpty`判断栈是否为空、`isFull`判断栈是否已满。在使用这个类模板时，你可以用`Stack<int>`来创建一个整型堆栈，者用`Stack<char>`来创建一个字符型堆栈。例如：```cppStack<int>intStack;intStack.push(5);intStack.push(10);intStack.push(15);std::cout<<intStack.pop()<<std::endl;//输出15std::cout<<intStack.top()<<std::endl;//输出10Stack<char>charStack;charStack.push('a');charStack.push('b');std::cout<<charStack.pop()<<std::endl;//输出bstd::cout<<charStack.top()<<std::endl;//输出a```7.Giventhefollowingprogram:WriteoutthedefinitionoftheVectorclasstemplate.略。8.Writeaclasstemplatetosearchanelementinanorderedarraybyusingdichotomy.```cpp#include<iostream>#include<vector>template<typenameT>classBinarySearch{public:intsearch(conststd::vector<T>&arr,constT&target){intleft=0;intright=arr.size()-1;while(left<=right){intmid=left+(right-left)/2;if(arr[mid]==target)returnmid;if(arr[mid]<target)left=mid+1;elseright=mid-1;}return-1;//返回-1表示未找到目标元素}};intmain(){std::vector<int>arr={1,3,5,7,9,11,13,15};BinarySearch<int>bs;inttarget=7;int=bs.search(arr,target);if(index!=-1