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9-5 實作練習

練習一：成績管理系統（基礎操作）⏱ 10 分鐘

題目敘述

請你撰寫一個程式，功能如下：

  1. 讀入 N 筆學生成績（整數，0~100）
  2. 輸出所有成績
  3. 輸出最高分、最低分、平均分數（取到小數點後兩位）
  4. 刪除最後一筆成績後，再輸出一次所有成績

範例輸入

5
90 75 88 62 95

範例輸出

成績：90 75 88 62 95
最高分：95
最低分：62
平均：82.00
刪除最後一筆後：90 75 88 62

提示

  • 使用 push_back 讀入成績
  • 善用 size()、pop_back()
  • 求最大最小值可以自己寫迴圈，或使用 <algorithm> 中的 *max_element(v.begin(), v.end())
參考解答（請先自己嘗試！） 
#include <vector>
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;

    vector<int> scores;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int s;
        cin >> s;
        scores.push_back(s);
    }

    // 輸出所有成績
    cout << "成績：";
    for (int s : scores) cout << s << " ";
    cout << endl;

    // 找最大最小
    int maxVal = scores[0], minVal = scores[0];
    int total = 0;
    for (int s : scores) {
        if (s > maxVal) maxVal = s;
        if (s < minVal) minVal = s;
        total += s;
    }

    cout << "最高分：" << maxVal << endl;
    cout << "最低分：" << minVal << endl;
    cout << fixed << setprecision(2);
    cout << "平均：" << (double)total / scores.size() << endl;

    scores.pop_back();

    cout << "刪除最後一筆後：";
    for (int s : scores) cout << s << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

練習二：移除特定元素（insert / erase）⏱ 10 分鐘

題目敘述

給定一個整數序列，請你：

  1. 讀入 N 個整數
  2. 讀入一個目標值 K
  3. 移除序列中所有等於 K 的元素
  4. 在序列開頭插入一個數字 0
  5. 輸出最終序列

範例輸入

8
1 3 5 3 2 3 7 9
3

範例輸出

0 1 5 2 7 9

提示

  • 移除元素後，迭代器的位置會改變，請注意 erase() 的回傳值（它會回傳被刪除元素的下一個位置）
  • 在開頭插入用 v.insert(v.begin(), 0)

常見陷阱

// ❌ 錯誤寫法：erase 後 it 已失效，不可 it++
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    if (*it == K) v.erase(it);
}

// ✅ 正確寫法：erase 回傳下一個有效迭代器
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) {
    if (*it == K)
        it = v.erase(it);  // 不 it++
    else
        it++;
}
參考解答（請先自己嘗試！） 
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int x;
        cin >> x;
        v.push_back(x);
    }

    int K;
    cin >> K;

    // 移除所有等於 K 的元素
    for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) {
        if (*it == K)
            it = v.erase(it);
        else
            it++;
    }

    // 在開頭插入 0
    v.insert(v.begin(), 0);

    // 輸出
    for (int x : v) cout << x << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

練習三：矩陣加法（二維 vector）⏱ 10 分鐘

題目敘述

給定兩個 N×M 的矩陣 A 和 B，請計算 C = A + B，並輸出結果矩陣 C。

範例輸入

2 3
1 2 3
4 5 6
7 8 9
1 0 1

（第一行為 N M，接下來 N 行為矩陣 A，再 N 行為矩陣 B）

範例輸出

8 10 12
5 5 7

提示

  • 使用 vector<vector<int>> 來儲存矩陣
  • 初始化：vector<vector<int>> C(n, vector<int>(m, 0));
參考解答（請先自己嘗試！） 
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;

    vector<vector<int>> A(n, vector<int>(m));
    vector<vector<int>> B(n, vector<int>(m));
    vector<vector<int>> C(n, vector<int>(m, 0));

    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < m; j++)
            cin >> A[i][j];

    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < m; j++)
            cin >> B[i][j];

    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < m; j++)
            C[i][j] = A[i][j] + B[i][j];

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            cout << C[i][j];
            if (j < m - 1) cout << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    return 0;
}

📌 重點總覽

常用成員函數速查表

函數功能時間複雜度
push_back(val)在末尾新增元素O(1) 均攤
pop_back()移除末尾元素O(1)
v[i]存取索引 i 的元素（無檢查）O(1)
v.at(i)存取索引 i 的元素（有檢查）O(1)
size()回傳元素個數O(1)
empty()是否為空O(1)
clear()清空所有元素O(n)
front()第一個元素O(1)
back()最後一個元素O(1)
insert(it, val)在迭代器位置前插入O(n)
erase(it)移除迭代器位置的元素O(n)
resize(n)調整元素個數O(n)
reserve(n)預留記憶體空間O(n)
capacity()已分配的空間大小O(1)
begin()指向第一個元素的迭代器O(1)
end()指向最後一個之後的迭代器O(1)

三大常見陷阱

  1. erase 後迭代器失效：請使用 it = v.erase(it) 取得新的有效迭代器。
  2. pop_back 空 vector：呼叫前先確認 !v.empty()。
  3. size() 型別為 size_t：比較或相減時注意無號整數的行為。

延伸學習

完成本課程後，你可以繼續探索：

  • std::sort(v.begin(), v.end()) — 排序 vector
  • std::find(v.begin(), v.end(), val) — 搜尋元素
  • std::deque — 雙端佇列（支援前端 O(1) 插入刪除）
  • std::list — 鏈結串列（任意位置 O(1) 插入刪除）
  • Move semantics（C++11）— 理解 vector 搬移的效能優化
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