Exercise Answer
基础语法与数据类型¶
1. 编写程序输出“Hello, World!”
要求：使用标准输出流 cout 实现。
2. 计算两个整数的和
要求：从用户输入读取两个整数，输出它们的和。
3. 交换两个变量的值
要求：不借助临时变量，使用算术或位运算实现。
4. 判断奇偶数
要求：输入一个整数，输出其为奇数或偶数。
5. 计算圆的面积
要求：输入半径，输出面积（保留两位小数）。
6. 温度转换
要求：将摄氏温度转换为华氏温度，公式为：
$$ F = C \times \frac{9}{5} + 32 $$
7. 计算数组平均值
要求：输入一个整数数组，输出其平均值。
8. 查找数组最大值
要求：遍历数组并返回最大值。
9. 反转字符串
要求：输入一个字符串，输出其反转结果。
10. 判断回文字符串
要求：检查字符串是否为回文（如“madam”）。
控制结构与循环¶
11. 打印乘法表
要求：输出 1 到 9 的乘法表。
12. 判断素数
要求：输入一个整数，判断是否为素数。
13. 计算阶乘
要求：递归或循环实现阶乘计算。
14. 斐波那契数列
要求：输出前 n 项斐波那契数列。
15. 猜数字游戏
要求：生成随机数，用户猜测并提示大小。
16. 打印菱形图案
要求：根据用户输入的行数打印菱形。
17. 计算最大公约数（GCD）
要求：使用辗转相除法实现。
18. 计算最小公倍数（LCM）
要求：基于 GCD 的结果计算 LCM。
19. 统计字符串中元音字母
要求：输入字符串，统计元音（a, e, i, o, u）的数量。
20. 打印素数区间
要求：输出给定区间内的所有素数。
函数与递归¶
21. 递归实现字符串反转
要求：不使用库函数，递归反转字符串。
22. 汉诺塔问题
要求：递归解决汉诺塔移动步骤。
23. 二分查找
要求：在有序数组中递归实现二分查找。
24. 计算幂函数
要求：递归计算 \(a^b\)。
25. 判断平衡二叉树
要求：检查二叉树是否平衡（高度差≤1）。
26. 十进制转二进制
要求：递归将十进制数转换为二进制字符串。
27. 计算组合数 C(n, k)
要求：递归或动态规划实现组合数计算。
28. 约瑟夫环问题
要求：模拟约瑟夫环的幸存者位置。
29. 快速排序
要求：递归实现快速排序算法。
30. 归并排序
要求：递归实现归并排序。
面向对象编程¶
31. 创建学生类
要求：包含姓名、学号、成绩属性，并实现成绩排序。
32. 银行账户类
要求：模拟存款、取款、查询余额操作。
33. 复数类运算
要求：实现复数的加减乘除运算。
34. 继承与多态
要求：基类“形状”，派生类“圆”“矩形”计算面积。
35. 运算符重载
要求：重载 + 运算符实现向量加法。
36. 友元函数
要求：使用友元函数访问类的私有成员。
37. 虚函数与动态绑定
要求：通过基类指针调用派生类方法。
38. 模板函数
要求：编写泛型函数求数组最大值。
39. 异常处理
要求：自定义异常处理除零错误。
40. 单例模式
要求：实现线程安全的单例类。
文件与标准库¶
41. 文件读写
要求：将用户输入写入文件，再读取输出。
42. 统计文件行数
要求：读取文本文件并统计行数。
43. CSV 文件解析
要求：读取 CSV 文件并存储为结构体数组。
44. 随机数生成
要求：生成 10 个随机数并存入文件。
45. 字符串分割
要求：使用 std::stringstream 分割字符串。
46. 日期时间处理
要求：输出当前日期和时间（<chrono> 库）。
47. STL 容器排序
要求：使用 std::sort 对 vector 排序。
48. 使用 std::map
要求：统计单词在文本中的出现频率。
49. 正则表达式匹配
要求：验证邮箱格式是否合法。
50. 多线程计算
要求：使用 std::thread 并行计算数组和。
数据结构与算法¶
51. 链表反转
要求：迭代或递归实现单链表反转。
52. 栈实现括号匹配
要求：检查表达式中的括号是否匹配。
53. 队列模拟
要求：用队列模拟银行排队系统。
54. 二叉树遍历
要求：实现前序、中序、后序遍历。
55. 图的深度优先搜索（DFS）
要求：邻接表存储图并实现 DFS。
56. 图的广度优先搜索（BFS）
要求：邻接矩阵存储图并实现 BFS。
57. 哈希表实现
要求：自定义哈希函数解决冲突。
58. 堆排序
要求：基于 std::priority_queue 实现堆排序。
59. Dijkstra 算法
要求：求解单源最短路径。
60. 动态规划背包问题
要求：01 背包问题的动态规划解法。
高级特性与综合应用¶
61. 智能指针管理资源
要求：使用 std::unique_ptr 管理动态数组。
62. Lambda 表达式排序
要求：用 Lambda 实现自定义排序规则。
63. 多线程生产者-消费者模型
要求：使用互斥锁和条件变量实现。
64. 网络编程（TCP 客户端/服务端）
要求：基于 sockets 实现简单通信。
65. JSON 数据解析
要求：使用 nlohmann/json 库解析 JSON 文件。
66. 单元测试框架
要求：使用 Google Test 测试一个函数。
67. 设计模式（工厂模式）
要求：通过工厂类创建不同图形对象。
68. 内存池实现
要求：自定义内存池优化小对象分配。
69. 编译器词法分析器
要求：解析简单算术表达式的词法单元。
70. 模拟计算器
要求：支持加减乘除和括号的表达式求值。
实战项目¶
71. 学生成绩管理系统
要求：文件存储数据，支持增删改查。
72. 简易聊天室
要求：多线程实现多人文本聊天。
73. 贪吃蛇游戏
要求：基于控制台的交互式游戏。
74. 图书管理系统
要求：使用类和文件管理图书信息。
75. 迷宫求解
要求：DFS 或 BFS 找到迷宫出口路径。
76. 五子棋 AI
要求：实现简单棋盘评估算法。
77. 词频统计工具
要求：统计文本中单词频率并生成报表。
78. 简易数据库
要求：支持 SQL 语句的增删改查。
79. HTTP 服务器
要求：解析 GET 请求并返回静态文件。
80. 密码管理器
要求：加密存储账号密码信息。
附加挑战¶
81. 实现 std::vector
要求：自定义动态数组类模板。
82. 实现 std::string
要求：自定义字符串类并支持常用操作。
83. 并发哈希表
要求：线程安全的哈希表设计。
84. 遗传算法求解 TSP
要求：旅行商问题的遗传算法实现。
85. 机器学习线性回归
要求：梯度下降法实现线性回归。
86. 区块链模拟
要求：实现简单的区块哈希链。
87. 编译器语法分析器
要求：生成算术表达式的抽象语法树。
88. 操作系统内存分配器
要求：模拟 malloc 和 free 的底层逻辑。
89. 图像处理（边缘检测）
要求：使用 OpenCV 实现 Sobel 算子。
90. 神经网络手写数字识别
要求：基于 MNIST 数据集的简单模型。
调试与优化¶
91. 内存泄漏检测
要求：使用 Valgrind 检查程序内存泄漏。
92. 性能剖析
要求：用 gprof 分析程序热点函数。
93. 代码覆盖率测试
要求：使用 gcov 生成覆盖率报告。
94. 编译期计算
要求：模板元编程实现斐波那契数列。
95. SIMD 指令优化
要求：使用 AVX 指令加速数组求和。
96. 缓存友好代码
要求：优化二维数组遍历顺序。
97. 无锁队列实现
要求：基于原子操作实现多线程队列。
98. 编译器内联优化
要求：分析 inline 关键字的效果。
99. 异常处理开销
要求：对比异常与错误码的性能差异。
100. 二进制协议解析
要求：解析自定义二进制数据格式。