在奇牛软件学院的第一个学习记录

发布时间：2024年01月16日

目录

本周每日学习记录

进展

重点内容

练习用代码结构

appendix

本文仅用于记录自己在奇牛软件学习的过程，并对自己起到一个督促性的作用。（目前正在学习C/C++入门的基础语法篇）

作为一名非计算机专业的大龄工科生，我正踏上转向编程（特别是图形学领域）的旅程。在这个过程中，C++成为了我的主要工具。回顾过去一年，我时断时续地学习C++，却发现自己经常在重复相同的概念，没有明确的学习方向，常感到知识点零散且琐碎。

一次偶然的机会，我在B站上看到了Rock老师和学生的交流视频，被他负责任的态度所吸引。在与他简短的沟通后，我决定加入奇牛软件学院。通过学院的项目实践，我希望能够以更系统、实用的方式来掌握C++。同时，我也期待对计算机科学有更深入的理解，尤其是数据结构和算法。

我设定了一个明确的目标：希望在未来一年里，在技能和知识上实现显著的提升。我希望能够将过去零散的学习经历转化为对C++的全面而连贯的理解，为我明年的校园招聘打下坚实的基础。

本周每日学习记录如下：

#Day 01 Thu
2024-01-11 17:57:21: Total study time: 00:10:21
2024-01-11 22:57:21: Total study time: 03:50:21
#Day 02 Fri
2024-01-12 20:52:01: Total study time: 02:43:37
2024-01-12 22:17:46: Total study time: 01:15:15
#Day 03 Sat
2024-01-13 20:09:27: Total study time: 00:36:39
2024-01-13 21:27:45: Total study time: 01:09:28
2024-01-13 22:31:53: Total study time: 01:00:14
2024-01-13 23:58:51: Total study time: 01:26:50
#Day 04 Sun
2024-01-14 18:58:38: Total study time: 00:52:57
2024-01-14 22:11:02: Total study time: 03:00:53
2024-01-14 22:37:37: Total study time: 00:26:19

进展如下(完成视频观看和代码练习，最终代码全部运行成功)

学到的重点内容有：

  • 项目设计思想：问题描述 >> 接口设计 >> 接口实现 >> 成员变量设计

  • sstream(std::std::stringstream)

    • 示例用法：

    • ?std::string Car::description() const {
? ? ?std::stringstream ret;
? ? ?ret << "car brand: " << brand_ << "(" << model_ << ")" << "\n CURRENT MILES: " << miles_
? ? ? ? ?<< "\nPrice: " << getPrice()
? ? ? ? ?<< "\nEngine: " << engine_.description();
? ? ?for(int i=0; i<4; ++i){
? ? ? ? ?ret << "\nTire " << "[" << i ?<< "]" << tires_[0].description();
? ?  }
? ? ?ret << "\n";
? ? ?return ret.str();
?}

  • 面向对象编程三大特性封装继承多态：class >>encapsulation>> inheritance >> polymorphism

  • 构造函数constructor，析构函数destructor，拷贝构造函数copy constructor以及拷贝赋值函数copy assignment operator的调用时机和顺序。

  • this 指针

  • Static member类内静态成员的初始化不可以在类内进行,且仅初始化一次。

  • 静态成员函数以及const成员函数的用法。

  • vector中的push_back()方法是一个值拷贝， 这可能会导致设计的偏差。

    • 解决办法，采用指针构造vector

    • #include<vector>
?std::vector<MyClass*> vec;
?MyClass obj;
??
?vec.push_back(&obj); // 添加指向obj的指针
?vec[0]->modify(); ? ?// 修改vec中的第一个元素，实际上修改的是obj

  • 建模常用手段：组合composition和聚合aggregation

    1. 组合是一种强“拥有”关系。在组合中，部分的生命周期依赖于整体的生命周期。当整体被销毁时，其部分也应该被销毁。

      • 组合通常是通过在包含类中创建另一个类的对象实现的。

      • 例子：考虑一个Car和Engine的关系。汽车有一个引擎当汽车被销毁时，其引擎也不再存在。

      • ?class Engine {
? ? ?// Engine的实现
?};
??
?class Car {
?private:
? ? ?Engine engine; ?// Car包含一个Engine
?public:
? ? ?// Car的方法
?};

    2. 聚合是一种弱的“拥有”关系，其中一个类（称为“整体”）包含另一个类（称为“部分”)的对象，但两者的生命周期不一定相关联。换句话说，在聚合关系中，部分可以独立于整体存在。

      • 聚合通常通过在包含类中包含另一个类的对象或者指针来实现。

      • 例子：考虑一个Class和Student的关系。一个班级包含学生，但学生可以存在于班级之外。

      • ?class Student {
? ? ?// Student的实现
?};
??
?class Class {
?private:
? ? ?std::vector<Student> students; ?// Class包含多个Student
?public:
? ? ?void addStudent(const Student& s) {
? ? ? ? ?students.push_back(s);
? ?  }
? ? ?// Class的其他方法
?};

  • 菱形继承问题diamond inheritance structure >> 继承二异性问题ambiguous error

    • solution: 显式调用或采用虚继承，起始基类被称为虚基类

    • 示例用法：

    ?#include <iostream>
?#include <string>
??
?class Tel{
?public:
? ? ?Tel():number_("unknown"){}
?protected:
? ? ?std::string number_;
?};
??
?//virtual inheritance can be used to solve the diamond inheritance structure
?//the base class named as virtual base class(Tel)
?//solving the problem of ambiguous error
??
?//class Fixedline: public Tel{
?class Fixedline: virtual public Tel{
??
?};
??
??
?//class MobilePhone:public Tel{
?class MobilePhone: virtual public Tel{
??
?};
??
?class Wireless: public Fixedline, public MobilePhone{
?public:
? ? ?void setNumber(const std::string& num){
? ? ? ? ?//ambiguous error
? ? ? ? ?//in diamond inheritance structure, there will be multi-members inherited,
? ? ? ? ?// while no way to tell from which
? ? ? ? ?//explicitly define the member, but too complicated
? ? ? ? ?//what is the solution?
? ? ? ? ?//virtual inheritance
? ? ? ? ?this->number_ = num;
?// ? ? ?  this->Fixedline::number_ = num;
? ?  }

? ? ?std::string getNumber(){
?// ? ? ?  return this->Fixedline::number_;
? ? ? ? ?return this->number_;
? ?  }
?};
??
??
?int main() {
? ? ?Wireless w;
? ? ?w.setNumber("1000000");
? ? ?std::cout << w.getNumber() << std::endl;
? ? ?return 0;
?}
    ??

  • 类继承的几种模式：public, protected, private

  • 位图算法Bitmap algorithm(空间换速度)

    • 开辟一个足够大小的char型数组初始化为0, 遍历数组存储相应的数据

    • 首先按照8位一组的方式采样数据并访问相应的单元，在单元内采用位运算存储和判断是否存在

    • 具体代码如下所示：

    • ?#include <iostream>
?#include <cstring>
?/*
? * bit map algorithm
? * space -> time
? * 4 billion finding issue
? * */
??
?void init(char* data, int len){
? ? ?//design following the real problem
? ? ?//assuming only (int number % 3 == 0) are stored
? ? ?unsigned int n = len*8; //total number of datas
? ? ?for (unsigned int i = 0; i < n; ++i){
? ? ? ? ?//find the number
? ? ? ? ?if ((i % 3) == 0){
? ? ? ? ? ? ?//access the pointer -> find the place -> set the value to 1
? ? ? ? ? ? ?//using the bit binary operator << and |
? ? ? ? ? ? ?//to be noticed here, the | operator cannot change the value, while |= should be used here
? ? ? ? ? ? ?*(data + (i/8)) |= (1 << (i % 8 ));
?// ? ? ? ? ?  data[i / 8] |= (1 << (i % 8));
? ? ? ?  }
? ?  }
??
?}
??
?bool checkMap(int value, int len, char* dataMap){
? ? ?if(((value/8) > len) || (value < 0))
? ? ? ? ?return false;
? ? ?int ind = value/8;
? ? ?char temp = 1 << (value%8);
? ? ?//using bit and operation to check if the value is activated in the map or not
? ? ?return ((dataMap[ind] & temp)!=0);
? ? ?//0000 0000
? ? ?//0010 0000
?}
??
?int main() {
? ? ?//assign one enough memory for Bitmap
? ? ?//8000000001
? ? ?//2147483647 >> signed int
? ? ?//4294967295 >> unsigned int
? ? ?unsigned int n = 4000000000;
??
? ? ?// one more promising length < 8, eg: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
? ? ?int len = n / 8 + 1;
? ? ?char *data = static_cast<char*> (malloc(len));
? ? ?//initialize the data at value zero across the Bitmap
? ? ?memset(data, 0, len);
? ? ?//load the data set(only once)
? ? ?init(data, len);
? ? ?
? ? ?/*=================testing=================*/
? ? ?
? ? ?while(true){
? ? ? ? ?std::cout << "please enter the value for searching(-1 for quit): ";
? ? ? ? ?unsigned int value;
? ? ? ? ?std::cin >> value;
? ? ? ? ?if(value == -1)
? ? ? ? ? ? ?break;
? ? ? ? ?if(checkMap(value, len, data)){
? ? ? ? ? ? ?std::cout << "found~" << std::endl;
? ? ? ?  }else{
? ? ? ? ? ? ?std::cout << "no such one value~" << std::endl;
? ? ? ?  }
? ?  }
? ? ?//always there is one free(delete) operation following the malloc(new)
? ? ?free(data);
??
??
? ? ?return 0;
?}
       
      ?#结果展示
?please enter the value for searching(-1 for quit): 1
?no such one value~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 0
?found~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 3
?found~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 6
?found~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 9
?found~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 999999
?found~
?please enter the value for searching(-1 for quit): 
       
       
    •  
      潜在问题：以上代码无法处理数据越界的问题，上述代码在数据越界时会导致std::cin的失效，这在极限测试中被发现例如输入数字8000000001，这会造成无限循环（int），或者直接退出（unsigned int）。
       
    #8000000001
#2147483647 >> signed int
#4294967295 >> unsigned int
#signed int value
please enter the value for searching(-1 for quit): 8000000001
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): no such one value~
...
#unsigned int value
please enter the value for searching(-1 for quit): 8000000001

Process finished with exit code 0
     
  
    •  
      解决方法：在循环末尾对cin进行判断，采用一个来自<limits>库中的模板类numeric_limits
       
    •  
      #include <limits>
//...other codes...
//this is for the failure on cin
if (std::cin.fail()) {
    // clear the error
    std::cin.clear();  
    // solve the error
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); 
    continue; 
}
       
       
    •  
      问题解决（值得注意的是unsigned int 直接退出循环了，并没有给cin反映的时间。所以unsigned 类型没有得到纠正）结果如下：
       
    •  
      please enter the value for searching(-1 for quit): 8000000001
no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): 8000000001
no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): 8000000001
no such one value~
please enter the value for searching(-1 for quit): 8000001
found~
please enter the value for searching(-1 for quit):
       
       
  •  
    项目数据的永久存储 >> 存储到文件或存储到数据库中
     
  
    •  
      c++中的 流对象 输出至 文件 or 控制台 or 特殊数据类型如 stringstream
       
    •  
      流对象的继承关系如下图所示：
       
    •  
       
    •  
      ostream 输出（cout）， istream 输入（cin）
       
    •  
      ofstream 文件输出， ifstream文件输入
       
    •  
      ostringstream字符串输出， istringstream字符串输入
       
    •  
      iostream {fstream, stringstream} 通用输入输出流
       
    •  
       
     
  
    •  
      std::fsteam 是可读可写的，但是在其使用过程中要注意其默认模式是直接覆盖文件， 使用专业的方法会有利于代码的维护。
       
    •  
      写出二进制类型时要注意int类型的强行转换
       
    //        of << age << "\n";
of.write((char*)(&age), sizeof(age));
     
  
    •  
      读取二进制时除相应的运用成员方法以外，还应注意 \t space 等无法跳过的问题。
       
    //still there is problem for type translation, also the `\t` cannot be identified
//using read() member function to read one more to ignore this character.
char tmp;
ifs.read((char*)&tmp, sizeof(tmp));
// ifs >> age;
ifs.read((char*)&age, sizeof(age));
std::cout << age << std::endl;
     
  
    •  
      按照制定格式来写出文本文件（使用<sstream>中的 stringstream）
       
    std::stringstream s;
s << "name: " << name << "\t age: " << age << std::endl;
of << s.str();
     
     
    本周练习用代码结构如下：
     
    $ tree -L 2
.
├── project01
│?? ├── Boy.cpp
│?? ├── Boy.h
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? ├── Girl.cpp
│?? ├── Girl.h
│?? ├── main.cpp
│?? ├── Person.cpp
│?? ├── Person.h
│?? └── readme.md
├── project02
│?? ├── Character.cpp
│?? ├── Character.h
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? ├── main.cpp
│?? ├── Toy.cpp
│?? └── Toy.h
├── project03
│?? ├── Car.cpp
│?? ├── Car.h
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? ├── Engine.cpp
│?? ├── Engine.h
│?? ├── main.cpp
│?? ├── Tire.cpp
│?? └── Tire.h
├── project04
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? └── main.cpp-
├── project05
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? └── main.cpp
├── project06
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? └── main.cpp
├── project07
│?? ├── Book.cpp
│?? ├── Book.h
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? ├── main.cpp
│?? ├── SellBook.cpp
│?? └── SellBook.h
├── project08
│?? ├── cmake-build-debug
│?? ├── CMakeLists.txt
│?? ├── main.cpp
│?? ├── ODU330.cpp
│?? ├── ODU330.h
│?? ├── ODU.cpp
│?? └── ODU.h
└── project09
    ├── biwriting.cpp
    ├── cmake-build-debug
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

18 directories, 44 files
     
     
  •  
    心得：
     
  
    •  
      虽然有过一些学习cpp的经历，但是经过这几天的学习发现自己还是有很多的不足，很多的点扣的不够细致。 目前的知识点单纯凭借代码练习还是可以记住的。
       
    •  
      我的计划是在现阶段一些简单的内容倍速快速过一遍，为之后的数据结构算法以及linux系统编程抢出一部分时间。(因为不太敢轻易跳过rock老师的课，毕竟在代码练习里面可能会穿插一些我不了解的知识点)
       
    •  
      以后会尽量单日内完成学习总结，并做好文件管理和问题分类，避免特别长的笔记。
       
     
  
 

 

appendix
 

  •  
    记录由一个shell脚本自动生成，实现计时， 提醒等功能，最终写入至一个log日志中。(借助chatgpt实现)
     
 

#!/bin/bash

total_work_time=14400   # 4 hours in seconds
work_period=3600        # 1 hour in seconds
start_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")
start_timestamp=$(date +"%s")

trap 'cleanup_and_exit' INT TERM QUIT

cleanup_and_exit() {
    end_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    end_timestamp=$(date +"%s")
    total_study_time=$((end_timestamp - start_timestamp))
    formatted_total_study_time=$(date -u -d @${total_study_time} +"%H:%M:%S")
    echo "${end_time}: Total study time: ${formatted_total_study_time}" >> ~/qiniu/study.log
    exit
}

while [ $total_work_time -gt 0 ]
do
    seconds_left=$total_work_time
    hours_init=$((seconds_left/3600))
    mins_init=$((seconds_left%3600/60))
    seconds_init=$((seconds_left%60))

    hours_remain=${hours_init}
    mins_remain=${mins_init}
    seconds_remain=${seconds_init}之
    echo "Working time in total is ${hours_init}:${mins_init}:${seconds_init}"
    echo "========================================"

    # Work for 1 hour
    while [ $seconds_left -gt $(($total_work_time - $work_period)) ]
    do
        echo "Keep working for ${hours_remain}:${mins_remain}:${seconds_remain} more......"
        sleep 1s
        seconds_left=$((seconds_left - 1))
        hours_remain=$((seconds_left/3600))
        mins_remain=$((seconds_left%3600/60))
        seconds_remain=$((seconds_left%60))
        clear
        echo "Working time in total is ${hours_init}:${mins_init}:${seconds_init}"
        echo "========================================"
    done

    mplayer -volume 20 ~/Music/rest.mp3  # Play the 'rest' music

    # Prompt user to continue or quit
    while true
    do
        read -p "Type 'continue' to start the next work period or 'q' to quit: " user_input

        if [ "$user_input" == "continue" ]
        then
            break
        elif [ "$user_input" == "q" ]
        then
            cleanup_and_exit
        else
            echo "Invalid input. Please type 'continue' to proceed or 'q' to quit."
        fi
    done

    total_work_time=$((total_work_time - work_period))
done
mplayer -volume 20 ~/Music/done.mp3  # Play the 'done' music upon exit
cleanup_and_exit
 

            

            

    			文章来源:https://blog.csdn.net/m0_71081799/article/details/132800183

    			本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。
    			
            

        

            

    

        

            
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