Jaroshevskii
Глава №6. Итоговый тест
Страница на Ravesli.
Поздравляю вас с преодолением самой длинной главы этого туториала! Если у вас не было предыдущего опыта в программировании, то эта глава, скорее всего, была для вас наиболее сложной из всех предыдущих. Однако, если вы дошли до этого момента, то всё хорошо — вы справились! Так держать!
Хорошая новость заключается в том, что следующая глава будет легче этой, и очень скоро мы доберемся до самого сердца этого туториала — объектно-ориентированного программирования!
Оглавление:
Теория
Массивы позволяют хранить и получать доступ ко многим переменным одного и того же типа данных через один идентификатор. Доступ к элементам массива осуществляется с помощью оператора индекса []. Будьте осторожны с диапазоном массива, не допускайте индексации элементов вне диапазона. Массивы можно инициализировать с помощью списка инициализаторов или uniform-инициализации.
Фиксированные массивы должны иметь длину, установленную во время компиляции. Фиксированные массивы распадаются в указатели при передаче в функцию.
Циклы используются для итераций по массиву. Остерегайтесь ошибок «неучтенных единиц». Циклы foreach полезны, когда массив не распадается в указатель.
Массивы можно сделать многомерными, используя сразу несколько индексов.
Массивы используются в создании строк C-style. Избегайте использования строк C-style, вместо них используйте std::string.
Указатели — это переменные, которые хранят адреса памяти (указывают на) определенных переменных. Оператор адреса (&) используется для получения адреса переменной. Оператор разыменования (*) используется для получения значения, на которое указывает указатель.
Нулевой указатель — это указатель, который ни на что не указывает. Указатель можно сделать нулевым, инициализировав или присвоив ему значение 0 (или nullptr в C++11). Избегайте использования макроса NULL. Разыменование нулевого указателя может привести к неожиданным результатам (сбою). При удалении нулевого указателя ничего плохого не случится.
Указатель на массив не знает длину массива, на который он указывает. Это означает, что оператор sizeof и циклы foreach работать с ним не могут.
Операторы new и delete используются для динамического выделения памяти для указателя, переменной или массива и освобождения этой памяти. Хотя подобное случается крайне редко, оператор new может потерпеть крах, если в операционной системе не останется свободной памяти, поэтому не забывайте выполнять проверку того, возвращает ли оператор new нулевой указатель.
Обязательно используйте оператор delete[] для удаления динамически выделенного массива. Указатели, указывающие на освобожденную память, называются висячими указателями. Разыменование висячего указателя не приведет ни к чему хорошему.
Невозможность удалить динамически выделенную память приведет к утечке памяти, когда указатель, указывающий на эту память, выйдет из области видимости.
Для обычных переменных память выделяется из ограниченного резервуара — стека. Память для динамически выделенных переменных выделяется из общего резервуара памяти — кучи.
Указатель на константное значение обрабатывает значение, на которое он указывает, как константное:
int value = 7;
const int *ptr = &value; // всё нормально, ptr указывает на "const int"
Константный указатель — это указатель, значение которого не может быть изменено после инициализации:
int value = 7;
int *const ptr = &value;
Ссылка — это псевдоним для определенной переменной. Ссылки объявляются с использованием амперсанда & (в этом контексте это не оператор адреса). Для константных ссылок изменить их значения после инициализации нельзя. Ссылки используются для предотвращения копирования данных при их передаче в функцию или из функции.
Оператор выбора элемента (->) может использоваться для выбора члена через указатель на структуру. Он сочетает в себе как операцию разыменования, так и обычный доступ к элементам (.).
Указатели типа void — это указатели, которые могут указывать на любой тип данных. Они не могут быть разыменованы напрямую. Вы можете использовать оператор static_cast для преобразования их обратно в исходный тип указателя. Какой уже это будет тип — решать вам.
Указатели на указатели позволяют создать указатель, указывающий на другой указатель.
std::array предоставляет весь функционал стандартных обычных фиксированных массивов в языке C++ в форме, которая не будет распадаться в указатель при передаче. Рекомендуется использовать std::array вместо стандартных фиксированных массивов.
std::vector предоставляет весь функционал динамических массивов, но которые при этом могут самостоятельно управлять выделенной себе памятью и запоминают свою длину. Рекомендуется использовать std::vector вместо стандартных динамических массивов.
Тест
Задание №1
Представьте, что вы пишете игру, в которой игрок может иметь 3 типа предметов: зелья здоровья, факелы и стрелы. Создайте перечисление с этими типами предметов и фиксированный массив для хранения количества каждого типа предметов, которое имеет при себе игрок (используйте стандартные фиксированные массивы, а не std::array). У вашего игрока должны быть при себе 3 зелья здоровья, 6 факелов и 12 стрел. Напишите функцию countTotalItems(), которая возвращает общее количество предметов, которые есть у игрока. В функции main() выведите результат работы функции countTotalItems().
Задание №2
Создайте структуру, содержащую имя и оценку учащегося (по шкале от 0 до 100). Спросите у пользователя, сколько учеников он хочет ввести. Динамически выделите массив для хранения всех студентов. Затем попросите пользователя ввести для каждого студента его имя и оценку. Как только пользователь ввел все имена и оценки, отсортируйте список оценок студентов по убыванию (сначала самый высокий бал). Затем выведите все имена и оценки в отсортированном виде.
Для следующего ввода:
Andre
74
Max
85
Anton
12
Josh
17
Sasha
90
Вывод должен быть следующим:
Sasha got a grade of 90
Max got a grade of 85
Andre got a grade of 74
Josh got a grade of 17
Anton got a grade of 12
Подсказка: Вы можете изменить алгоритм сортировки массива методом выбора из урока №77 для сортировки вашего динамического массива. Если вы напишете сортировку массива отдельной функцией, то массив должен передаваться по адресу (как указатель).
Задание №3
Напишите свою функцию, которая меняет местами значения двух целочисленных переменных. Проверку осуществляйте в функции main().
Подсказка: Используйте ссылки в качестве параметров.
Задание №4
Напишите функцию для вывода строки C-style символ за символом. Используйте указатель для перехода и вывода каждого символа поочерёдно. Остановите вывод при столкновении с нуль-терминатором. В функции main() протестируйте строку Hello, world!.
Подсказка: Используйте оператор ++ для перевода указателя на следующий символ.
Задание №5
Что не так с каждым из следующих фрагментов кода, и как бы вы их исправили?
a)
#include <iostream>
int main()
{
int array[6] { 0, 2, 4, 7, 9 };
for (int count = 0; count <= 6; ++count)
std::cout << array[count] << " ";
return 0;
}
b)
#include <iostream>
int main()
{
int a = 4;
int b = 6;
const int *ptr = &a;
std::cout << *ptr;
*ptr = 7;
std::cout << *ptr;
ptr = &b;
std::cout << *ptr;
return 0;
}
c)
#include <iostream>
void printArray(int array[])
{
for (const int &element : array)
std::cout << element << ' ';
}
int main()
{
int array[] { 8, 6, 4, 2, 0 };
printArray(array);
return 0;
}
d)
#include <iostream>
int main()
{
double d(4.7);
int *ptr = &d;
std::cout << ptr;
return 0;
}
Задание №6
Предположим, что мы хотим написать карточную игру.
a) В колоде карт находятся 52 уникальные карты: 13 достоинств (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Валет, Дама, Король, Туз) и 4 масти (трефы, бубны, червы, пики). Создайте два перечисления: первое для масти, второе для достоинств карт.
Подсказка: Добавьте в каждое перечисление еще по одному элементу, который будет обозначать длину этого перечисления.
b) Каждая карта должна быть представлена структурой Card, в которой хранится информация о достоинстве и масти карты (например, 4 бубны, король трефы). Создайте эту структуру.
c) Создайте функцию printCard(), параметром которой будет константная ссылка типа структуры Card, которая будет выводить значения достоинства и масти определенной карты в виде 2-буквенного кода (например, валет пики будет выводиться как VP).
d) Для представления целой колоды карт (52 карты) создайте массив deck (используя std::array) и инициализируйте каждый элемент определенной картой.
Подсказка: Используйте оператор static_cast для конвертации целочисленной переменной в тип перечисления.
е) Напишите функцию printDeck(), которая в качестве параметра принимает константную ссылку на массив deck и выводит все значения (карты). Используйте цикл foreach.
f) Напишите функцию swapCard(), которая принимает две карты и меняет местами их значения.
g) Напишите функцию shuffleDeck() для перетасовки колоды карт. Для этого используйте цикл for с итерацией по массиву. Перетасовка карт должна произойти 52 раза. В цикле for выберите случайное число от 1 до 52 и вызовите swapCard(), параметрами которой будут текущая карта и карта, выбранная случайным образом. Добавьте в функцию main() возможность перетасовки и вывода уже обновленной (перетасованной) колоды карт.
Подсказки:
- Для генерации случайных чисел смотрите урок №71.
- Не забудьте в начале функции main() вызвать функцию srand().
- Если вы используете Visual Studio, то не забудьте перед генерацией случайного числа вызвать один раз функцию rand().
h) Напишите функцию getCardValue(), которая возвращает значение карты (например, 2 значит 2, 3 значит 3 и т.д., 10, валет, королева или король — это 10, туз — это 11).
Задание №7
Хорошо, настало время для серьезной игры! Давайте напишем упрощенную версию известной карточной игры «Blackjack» (русский аналог «Очко» или «21 очко»). Если вы не знакомы с этой игрой и её правилами, то вот ссылка на статью в Википедии о «Блэкджек».
Правила нашей версии «Blackjack» следующие:
- вначале дилер получает одну карту (в реальной жизни, дилер получает две карты, но одна лицевой стороной вниз, поэтому на данном этапе это не имеет значения);
- затем игрок получает две карты;
- игрок начинает;
- игрок может либо «взять» (
hit), либо «удержаться» (stand); - если игрок «удержался», то его ход завершен, и его результат подсчитывается на основе карт, которые у него есть;
- если игрок «берет», то он получает вторую карту, и значение этой карты добавляется к его уже имеющемуся результату;
- туз обычно считается как 1 или как 11. Чтобы было проще, мы будем считать его как 11;
- если у игрока в результате получается больше 21, то он проиграл;
- ход дилера выполняется после хода игрока;
- дилер берет карты до тех пор, пока его общий результат не достигнет 17 или более очков. Как только этот предел достигнут — дилер карт уже не берет;
- если у дилера больше 21-го, то дилер проиграл, а игрок победил;
- если же у дилера и у игрока до 21 очка, то выигрывает тот, у кого результат больше.
В нашей упрощенной версии «Blackjack» мы не будем отслеживать, какие конкретно карты были у игрока, а какие у дилера. Мы будем отслеживать только сумму значений карт, которые они получили. Так будет проще.
Начнем с кода, который у нас получился в задании №6. Создайте функцию playBlackjack(), которая возвращает true, если игрок побеждает, и false — если он проигрывает. Эта функция должна:
- Принимать перетасованную колоду карт (
deck) в качестве параметра. - Инициализировать указатель на первую карту (имя указателя —
cardPtr). Это будет использоваться для раздачи карт из колоды. - Иметь две целочисленные переменные для хранения результата игрока и дилера.
- Соответствовать правилам, приведенным выше.
Подсказка: Самый простой способ раздачи карт из колоды — это заставить указатель указывать на следующую карту в колоде (которая будет раздаваться). Всякий раз, когда нам нужно будет раздать карту, мы получаем значение текущей карты, а затем заставляем указатель указывать на следующую карту. Это можно сделать в одной строке кода:
getCardValue(*cardPtr++);Здесь возвращается значение текущей карты (которое затем может быть добавлено к общему результату игрока или дилера) и указатель cardPtr переходит на следующую карту.
Протестируйте выполнение одиночной игры «Блэкджек» в функции main().
Дополнительные задания
a) Время для критического мышления. Опишите, как бы вы могли модифицировать программу, приведенную выше, для обработки случаев, когда стоимость тузов может равняться 1 очку или 11 очкам.
b) В реальном «Блэкджек», если у игрока и дилера равное количество очков, то результатом является ничья, и ни один из них не выигрывает. Опишите, как бы вы изменили программу, приведенную выше, для учета такого исхода игры.