lab01

27 files changed, 671 insertions, 0 deletions

diff --git a/.gitignore b/.gitignore
new file mode 100644
index 0000000..3d10c82
--- /dev/null
+++ b/.gitignore
@@ -0,0 +1,2 @@
+*.tar.gz
+
diff --git a/lab01/1.in b/lab01/1.in
new file mode 100644
index 0000000..10051e2
--- /dev/null
+++ b/lab01/1.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+ADD
+1 2 3
+4 5 6
diff --git a/lab01/1.out b/lab01/1.out
new file mode 100644
index 0000000..2739135
--- /dev/null
+++ b/lab01/1.out
@@ -0,0 +1 @@
+5 7 9
diff --git a/lab01/10.in b/lab01/10.in
new file mode 100644
index 0000000..dbb08fd
--- /dev/null
+++ b/lab01/10.in
@@ -0,0 +1,2 @@
+DESC
+5 5 -1
diff --git a/lab01/10.out b/lab01/10.out
new file mode 100644
index 0000000..27ba77d
--- /dev/null
+++ b/lab01/10.out
@@ -0,0 +1 @@
+true
diff --git a/lab01/2.in b/lab01/2.in
new file mode 100644
index 0000000..5f7ff0a
--- /dev/null
+++ b/lab01/2.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+SUB
+10 8 6
+1 2 3
diff --git a/lab01/2.out b/lab01/2.out
new file mode 100644
index 0000000..d897c01
--- /dev/null
+++ b/lab01/2.out
@@ -0,0 +1 @@
+9 6 3
diff --git a/lab01/3.in b/lab01/3.in
new file mode 100644
index 0000000..d73d155
--- /dev/null
+++ b/lab01/3.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+SCALE
+1 2 3
+5
diff --git a/lab01/3.out b/lab01/3.out
new file mode 100644
index 0000000..a396b14
--- /dev/null
+++ b/lab01/3.out
@@ -0,0 +1 @@
+5 10 15
diff --git a/lab01/4.in b/lab01/4.in
new file mode 100644
index 0000000..5e01034
--- /dev/null
+++ b/lab01/4.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+SCALE
+-2 1 4
+-3
diff --git a/lab01/4.out b/lab01/4.out
new file mode 100644
index 0000000..3e00bb6
--- /dev/null
+++ b/lab01/4.out
@@ -0,0 +1 @@
+6 -3 -12
diff --git a/lab01/5.in b/lab01/5.in
new file mode 100644
index 0000000..4567ff8
--- /dev/null
+++ b/lab01/5.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+DOT
+1 2 3
+4 5 6
diff --git a/lab01/5.out b/lab01/5.out
new file mode 100644
index 0000000..f5c8955
--- /dev/null
+++ b/lab01/5.out
@@ -0,0 +1 @@
+32
diff --git a/lab01/6.in b/lab01/6.in
new file mode 100644
index 0000000..1fcb8ed
--- /dev/null
+++ b/lab01/6.in
@@ -0,0 +1,3 @@
+DOT
+1 -2 3
+-4 5 -6
diff --git a/lab01/6.out b/lab01/6.out
new file mode 100644
index 0000000..078f335
--- /dev/null
+++ b/lab01/6.out
@@ -0,0 +1 @@
+-32
diff --git a/lab01/7.in b/lab01/7.in
new file mode 100644
index 0000000..2c0a990
--- /dev/null
+++ b/lab01/7.in
@@ -0,0 +1,2 @@
+MAX
+-5 12 7
diff --git a/lab01/7.out b/lab01/7.out
new file mode 100644
index 0000000..48082f7
--- /dev/null
+++ b/lab01/7.out
@@ -0,0 +1 @@
+12
diff --git a/lab01/8.in b/lab01/8.in
new file mode 100644
index 0000000..2f6f823
--- /dev/null
+++ b/lab01/8.in
@@ -0,0 +1,2 @@
+ASC
+1 2 2
diff --git a/lab01/8.out b/lab01/8.out
new file mode 100644
index 0000000..27ba77d
--- /dev/null
+++ b/lab01/8.out
@@ -0,0 +1 @@
+true
diff --git a/lab01/9.in b/lab01/9.in
new file mode 100644
index 0000000..3d6737b
--- /dev/null
+++ b/lab01/9.in
@@ -0,0 +1,2 @@
+ASC
+3 2 1
diff --git a/lab01/9.out b/lab01/9.out
new file mode 100644
index 0000000..c508d53
--- /dev/null
+++ b/lab01/9.out
@@ -0,0 +1 @@
+false
diff --git a/lab01/Makefile b/lab01/Makefile
new file mode 100644
index 0000000..527d7ed
--- /dev/null
+++ b/lab01/Makefile
@@ -0,0 +1,51 @@
+CXX := g++
+CXXFLAGS := -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -O2
+
+TARGET := triplet
+SOURCE := main.cc
+HEADER := Triplet.hh
+
+.PHONY: build test
+
+build: $(TARGET)
+
+$(TARGET): $(SOURCE) $(HEADER)
+	$(CXX) $(CXXFLAGS) $(SOURCE) -o $(TARGET)
+
+test: build
+	@passed=0; \
+	failed=0; \
+	total=0; \
+	for input in *.in; do \
+		if [ ! -f "$$input" ]; then \
+			continue; \
+		fi; \
+		total=$$((total + 1)); \
+		base=$${input%.in}; \
+		expected="$$base.out"; \
+		actual="$$base.actual"; \
+		if [ ! -f "$$expected" ]; then \
+			echo "[FAIL] $$input: missing $$expected"; \
+			failed=$$((failed + 1)); \
+			continue; \
+		fi; \
+		if ./$(TARGET) < "$$input" > "$$actual"; then \
+			if diff -u "$$expected" "$$actual" > /dev/null; then \
+				echo "[PASS] $$base"; \
+				passed=$$((passed + 1)); \
+			else \
+				echo "[FAIL] $$base"; \
+				diff -u "$$expected" "$$actual" || true; \
+				failed=$$((failed + 1)); \
+			fi; \
+		else \
+			echo "[FAIL] $$base: program exited with an error"; \
+			failed=$$((failed + 1)); \
+		fi; \
+		rm -f "$$actual"; \
+	done; \
+	echo; \
+	echo "Passed: $$passed / $$total"; \
+	if [ "$$failed" -ne 0 ]; then \
+		exit 1; \
+	fi
diff --git a/lab01/Triplet.hh b/lab01/Triplet.hh
new file mode 100644
index 0000000..693ede5
--- /dev/null
+++ b/lab01/Triplet.hh
@@ -0,0 +1,91 @@
+/*
+ * Triplet.hh
+ *
+ * Template implementation of the Triplet abstract data type.
+ * The class also provides basic three-dimensional vector operations.
+ */
+
+#include <array>
+#include <cstddef>
+#include <algorithm>
+
+/**
+ * A generic three-element tuple.
+ *
+ * In this experiment, Triplet is also treated as a three-dimensional
+ * vector, supporting vector addition, subtraction, scalar multiplication
+ * and dot product.
+ *
+ * T is the element type of the triplet.
+ */
+template<typename T>
+class Triplet {
+public:
+  Triplet (T a, T b, T c) : data_{a, b, c} {}
+
+  T &operator[] (std::size_t i) {
+    return data_[i];
+  }
+
+  const T &operator[] (std::size_t i) const
+  {
+    return data_[i];
+  }
+
+  Triplet operator+ (const Triplet &rhs) const
+  {
+    return Triplet (data_[0] + rhs.data_[0],
+                    data_[1] + rhs.data_[1],
+                    data_[2] + rhs.data_[2]);
+  }
+
+  Triplet operator- (const Triplet &rhs) const
+  {
+    return Triplet (data_[0] - rhs.data_[0],
+                    data_[1] - rhs.data_[1],
+                    data_[2] - rhs.data_[2]);
+  }
+
+  /* Scalar multiplication: vector * scalar.  */
+  Triplet operator* (const T& scalar)  const
+  {
+    return Triplet(
+                   data_[0] * scalar,
+                   data_[1] * scalar,
+                   data_[2] * scalar);
+  }
+
+  /* Scalar multiplication: scalar * vector.  */
+  friend Triplet
+  operator* (const T &scalar, const Triplet &v) {
+    return v * scalar;
+  }
+
+  /* Dot product of two three-dimensional vectors.  */
+  T operator* (const Triplet &rhs) const {
+    return data_[0] * rhs.data_[0]
+       + data_[1] * rhs.data_[1]
+       + data_[2] * rhs.data_[2];
+  }
+
+  T max () const {
+    return *std::max_element (data_.begin (), data_.end ());
+  }
+
+  T min() const {
+    return *std::min_element( data_.begin (), data_.end ());
+  }
+
+  /* Return true if the elements are in nondecreasing order.  */
+  bool is_ascending() const {
+    return data_[0] <= data_[1] && data_[1] <= data_[2];
+  }
+
+  /* Return true if the elements are in nonincreasing order.  */
+  bool is_descending() const {
+    return data_[0] >= data_[1] && data_[1] >= data_[2];
+  }
+  
+private:
+  std::array<T, 3> data_;  
+};
diff --git a/lab01/main.cc b/lab01/main.cc
new file mode 100644
index 0000000..475f7e6
--- /dev/null
+++ b/lab01/main.cc
@@ -0,0 +1,142 @@
+/*
+ * main.cc
+ *
+ * Test driver for the Triplet class.
+ * Operations are read from standard input and results are written
+ * to standard output.
+ */
+
+#include "Triplet.hh"
+
+#include <iostream>
+#include <string>
+
+
+/*
+ * Read one operation from standard input and execute it.
+ *
+ * Supported operations:
+ *
+ *   ADD    a b c  x y z
+ *   SUB    a b c  x y z
+ *   SCALE  a b c  k
+ *   DOT    a b c  x y z
+ *   MAX    a b c
+ *   ASC    a b c
+ *   DESC   a b c
+ *
+ * The result is written to standard output.
+ */
+int
+main ()
+{
+  std::string op;
+
+  if (!(std::cin >> op))
+    return 1;
+
+  if (op == "ADD")
+    {
+      double a, b, c;
+      double x, y, z;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c >> x >> y >> z))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> lhs (a, b, c);
+      Triplet<double> rhs (x, y, z);
+      Triplet<double> result = lhs + rhs;
+
+      std::cout << result[0] << ' '
+                << result[1] << ' '
+                << result[2] << '\n';
+    }
+  else if (op == "SUB")
+    {
+      double a, b, c;
+      double x, y, z;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c >> x >> y >> z))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> lhs (a, b, c);
+      Triplet<double> rhs (x, y, z);
+      Triplet<double> result = lhs - rhs;
+
+      std::cout << result[0] << ' '
+                << result[1] << ' '
+                << result[2] << '\n';
+    }
+  else if (op == "SCALE")
+    {
+      double a, b, c;
+      double scalar;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c >> scalar))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> v (a, b, c);
+      Triplet<double> result = v * scalar;
+
+      std::cout << result[0] << ' '
+                << result[1] << ' '
+                << result[2] << '\n';
+    }
+  else if (op == "DOT")
+    {
+      double a, b, c;
+      double x, y, z;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c >> x >> y >> z))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> lhs (a, b, c);
+      Triplet<double> rhs (x, y, z);
+
+      std::cout << lhs * rhs << '\n';
+    }
+  else if (op == "MAX")
+    {
+      double a, b, c;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> v (a, b, c);
+
+      std::cout << v.max () << '\n';
+    }
+  else if (op == "ASC")
+    {
+      double a, b, c;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> v (a, b, c);
+
+      std::cout << std::boolalpha
+                << v.is_ascending ()
+                << '\n';
+    }
+  else if (op == "DESC")
+    {
+      double a, b, c;
+
+      if (!(std::cin >> a >> b >> c))
+        return 1;
+
+      Triplet<double> v (a, b, c);
+
+      std::cout << std::boolalpha
+                << v.is_descending ()
+                << '\n';
+    }
+  else
+    {
+      std::cerr << "Unknown operation: " << op << '\n';
+      return 1;
+    }
+
+  return 0;
+}
diff --git a/lab01/manual.md b/lab01/manual.md
new file mode 100644
index 0000000..5a88996
--- /dev/null
+++ b/lab01/manual.md
@@ -0,0 +1,335 @@
+# 实验 01：三元组程序使用手册
+
+## 1. 程序简介
+
+本程序使用 C++ 实现三元组（`Triplet`）数据类型，并将三元组视为三维向量进行基本运算。`Triplet` 使用模板实现，可以保存不同类型的元素；实验程序的标准输入测试部分使用 `Triplet<double>`。
+
+程序支持三元组加法、三元组减法、标量乘法、三元组点积、求最大元素、判断非递减顺序以及判断非递增顺序。程序通过标准输入读取操作名称和数据，并将结果写入标准输出。程序本身不输出交互式提示信息，便于使用输入文件进行自动测试。
+
+## 2. 文件说明
+
+项目主要文件如下：
+
+```text
+.
+├── main.cc
+├── Triplet.hh
+├── Makefile
+├── 1.in
+├── 1.out
+├── 2.in
+├── 2.out
+└── ...
+```
+
+其中，`Triplet.hh` 保存三元组模板类的定义与实现；`main.cc` 是程序入口，负责读取输入、识别操作并输出结果；`Makefile` 提供编译和自动测试功能；`*.in` 为测试输入文件；`*.out` 为对应的期望输出文件。
+
+## 3. 编译环境
+
+推荐使用 GNU/Linux、Unix 类系统，或具有 GNU 工具链的 Windows 环境。编译器使用 GCC/G++，C++ 标准为 C++11，构建工具使用 GNU Make。
+
+建议编译选项：
+
+```text
+-std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -O2
+```
+
+其中，`-std=c++11` 指定 C++11 标准；`-Wall -Wextra -Wpedantic` 启用常用编译警告；`-O2` 启用常规优化。
+
+## 4. 编译程序
+
+在项目目录执行：
+
+```bash
+make build
+```
+
+编译成功后生成可执行文件：
+
+```text
+triplet
+```
+
+也可以直接使用 `g++` 编译：
+
+```bash
+g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -O2 main.cc -o triplet
+```
+
+## 5. 运行方式
+
+程序一次处理一个操作。输入的第一个字符串表示操作类型，后续数据格式由操作决定。
+
+直接运行：
+
+```bash
+./triplet
+```
+
+也可以通过输入重定向运行：
+
+```bash
+./triplet < test01.in
+```
+
+## 6. 输入与输出格式
+
+### 6.1 加法 `ADD`
+
+输入两个三元组，计算对应分量之和。
+
+```text
+ADD
+a1 a2 a3
+b1 b2 b3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+ADD
+1 2 3
+4 5 6
+```
+
+输出：
+
+```text
+5 7 9
+```
+
+### 6.2 减法 `SUB`
+
+输入两个三元组，计算第一个三元组减去第二个三元组。
+
+```text
+SUB
+a1 a2 a3
+b1 b2 b3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+SUB
+10 8 6
+1 2 3
+```
+
+输出：
+
+```text
+9 6 3
+```
+
+### 6.3 标量乘法 `SCALE`
+
+输入一个三元组和一个标量，将三元组的每个分量乘以该标量。
+
+```text
+SCALE
+a1 a2 a3
+k
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+SCALE
+1 2 3
+5
+```
+
+输出：
+
+```text
+5 10 15
+```
+
+### 6.4 点积 `DOT`
+
+输入两个三元组，计算三维向量点积：
+
+```text
+a1*b1 + a2*b2 + a3*b3
+```
+
+输入格式：
+
+```text
+DOT
+a1 a2 a3
+b1 b2 b3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+DOT
+1 2 3
+4 5 6
+```
+
+输出：
+
+```text
+32
+```
+
+### 6.5 最大值 `MAX`
+
+输入一个三元组，输出其中最大的元素。
+
+```text
+MAX
+a1 a2 a3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+MAX
+-5 12 7
+```
+
+输出：
+
+```text
+12
+```
+
+### 6.6 非递减判断 `ASC`
+
+判断三元组是否满足：
+
+```text
+a1 <= a2 <= a3
+```
+
+输入格式：
+
+```text
+ASC
+a1 a2 a3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+ASC
+1 2 2
+```
+
+输出：
+
+```text
+true
+```
+
+若不满足条件，则输出：
+
+```text
+false
+```
+
+### 6.7 非递增判断 `DESC`
+
+判断三元组是否满足：
+
+```text
+a1 >= a2 >= a3
+```
+
+输入格式：
+
+```text
+DESC
+a1 a2 a3
+```
+
+示例输入：
+
+```text
+DESC
+5 5 -1
+```
+
+输出：
+
+```text
+true
+```
+
+若不满足条件，则输出：
+
+```text
+false
+```
+
+## 7. 输入格式说明
+
+程序使用 `std::cin` 读取数据，因此空格、换行和制表符都可以作为分隔符。以下两种输入形式等价：
+
+```text
+ADD
+1 2 3
+4 5 6
+```
+
+```text
+ADD 1 2 3 4 5 6
+```
+
+为了便于阅读和整理测试用例，建议每个三元组单独占一行。
+
+## 8. 自动测试
+
+项目中的 `Makefile` 提供自动测试目标：
+
+```bash
+make test
+```
+
+执行后，`Makefile` 会自动扫描当前目录中的所有 `*.in` 文件。对于每个输入文件，例如 `1.in`，程序执行：
+
+```bash
+./triplet < 1.in
+```
+
+并将实际输出与对应的 `1.out` 进行比较。
+
+测试通过时输出类似：
+
+```text
+[PASS] 1
+```
+
+测试失败时输出类似：
+
+```text
+[FAIL] 1
+```
+
+同时显示实际输出和期望输出之间的差异。全部测试完成后显示统计结果，例如：
+
+```text
+Passed: 10 / 10
+```
+
+## 9. 返回状态
+
+程序正常完成操作时返回 `0`。标准输入中没有操作名称、输入数据数量不足、格式错误或操作名称不受支持时，程序返回非零状态。
+
+对于未知操作，程序会向标准错误流输出错误信息并结束。例如：
+
+```text
+UNKNOWN
+```
+
+## 10. 注意事项
+
+1. 操作名称区分大小写，应使用 `ADD`、`SUB`、`SCALE`、`DOT`、`MAX`、`ASC`、`DESC`。
+2. 当前测试程序使用 `double` 作为三元组元素类型，因此整数和小数都可以输入。
+3. `ASC` 和 `DESC` 使用非严格比较，因此相邻元素相等时仍可能返回 `true`。
+4. 每次程序运行只处理一个操作。
+5. 自动测试要求输入文件和输出文件使用相同的文件名前缀，例如 `test01.in` 对应 `test01.out`。
diff --git a/lab01/tests.md b/lab01/tests.md
new file mode 100644
index 0000000..80b1306
--- /dev/null
+++ b/lab01/tests.md
@@ -0,0 +1,14 @@
+# 测试用例说明
+
+| 编号 | 操作 | 测试内容 |
+|---|---|---|
+| test01 | ADD | 测试两个普通三元组的加法 |
+| test02 | SUB | 测试三元组减法 |
+| test03 | SCALE | 测试正数标量乘法 |
+| test04 | SCALE | 测试负数标量乘法 |
+| test05 | DOT | 测试普通点积 |
+| test06 | DOT | 测试包含负数的点积 |
+| test07 | MAX | 测试最大元素查找 |
+| test08 | ASC | 测试包含相等元素的非递减序列 |
+| test09 | ASC | 测试非升序情况 |
+| test10 | DESC | 测试包含相等元素的非递增序列 |
diff --git a/lab01/triplet b/lab01/triplet
new file mode 100755
index 0000000..a733b7d
--- /dev/null
+++ b/lab01/triplet