Программирование на C++

Цель занятия: научиться объединять связанные данные в составные типы и возвращать из функции несколько логически связанных результатов.

Необходимые темы и конструкции C++:

• struct, инициализация и доступ к полям
• передача структуры по значению, ссылке и константной ссылке
• enum class и switch
• std::pair, std::tuple, структурное связывание
• псевдонимы типов через using

Структура проекта

Разместите решение в следующих файлах:

• main.cpp
• models.h
• models.cpp
• tests.cpp

Общие требования

• Соблюдайте указанные сигнатуры функций: ввод и вывод организуйте в main.
• Проверьте каждую функцию не менее чем на трёх наборах данных, включая граничный случай.
• Не используйте средства, которые не перечислены в разделе необходимых тем, если условие прямо их не разрешает.

Основные задания

1. Точка и отрезок

   Описать структуры Point и Segment. Реализовать вычисление длины отрезка и его середины.

   Требуемая сигнатура:

   struct Point { double x; double y; };
   struct Segment { Point begin; Point end; };
   double length(const Segment& segment);
   Point midpoint(const Segment& segment);

   Входные данные / вызов	Результат
   Segment{{0,0},{4,2}}	length=4.472...; midpoint=(2,1)

2. Дни недели

   Добавить перечисление, элементы которого соответствуют дням недели

   enum class DayOfWeek { SUNDAY, MONDAY, ... }; // остальные элементы добавить самостоятельно
   

   Создать:
   • функцию void showDayOfWeek(DayOfWeek dayOfWeek), которая выводит на консоль название дня недели с использованием оператора switch;
   • функцию DayOfWeek nextDayOfWeek(DayOfWeek dayOfWeek), которая возвращает следующий день недели. При этом не используйте оператор выбора, а только условные оператор и оператор явного приведения типа. Сперва идёт проверка, является ли день субботой, если да, возвращается воскресенье. Иначе переменная dayOfWeek приводится к целому числу при помощи оператора явного приведения типа static_cast<int>(dayOfWeek). К полученному числу прибавляется единица и результат сложения при помощи static_cast<dayOfWeek>() приводится к дню недели, который возвращает функция;
   • функцию DayOfWeek prevDayOfWeek(DayOfWeek dayOfWeek), которая возвращает предыдущий день недели. Алгоритм работы аналогичен предыдущей функции;
   • функцию bool isWeekend(DayOfWeek dayOfWeek), которая возвращает истину, если день является выходным;

3. Вид треугольника

   По трём положительным длинам сторон проверить существование треугольника и определить его вид по сторонам.

   Требуемая сигнатура:

   enum class TriangleKind { invalid, scalene, isosceles, equilateral };
   TriangleKind classify_triangle(double a, double b, double c);

   Требования:

   • Сначала проверьте неравенства треугольника.
   • Результат выведите через отдельную функцию с switch.

   Входные данные / вызов	Результат
   classify_triangle(5, 5, 8)	isosceles
   classify_triangle(1, 2, 3)	invalid

   Замечание:

   Помните о том, что непосредственная проверка чисел с плавающей запятой на равенство (a == b) нежелательна. Используйте константу DBL_EPSILON следующим образом: abs(a - b) < DBL_EPSILON

4. Три результата измерений

   Для трёх вещественных измерений вернуть минимум, максимум и среднее арифметическое в кортеже. В вызывающем коде распаковать результат структурным связыванием.

   Требуемая сигнатура:

   std::tuple<double, double, double> summarize(double a, double b, double c);

   Входные данные / вызов	Результат
   summarize(7.5, 2.0, 5.5)	min=2; max=7.5; mean=5

5. Модульные тесты

   Для построенных функций (кроме showDayOfWeek) реализуйте модульные тесты. Не менее трёх тестов для каждой.

Домашнее задание

1. Корректная дата

   Описать структуру даты и функции проверки корректности и перехода к следующему дню.

   Требуемая сигнатура:

   struct Date { int day; int month; int year; };
   bool is_valid(const Date& date);
   Date next_date(const Date& date);

   Требования:

   • Для некорректной исходной даты next_date не вызывается.

   Входные данные / вызов	Результат
   next_date({28, 2, 2024})	{29, 2, 2024}

2. Пересечение прямоугольников

   Прямоугольник со сторонами, параллельными осям, задаётся координатами левой нижней и правой верхней вершин. Найти прямоугольник пересечения.

   Требуемая сигнатура:

   struct Rectangle { double left; double bottom; double right; double top; };
   bool intersection(const Rectangle& a, const Rectangle& b, Rectangle& result);

   Требования:

   • Касание по стороне или вершине не считать пересечением положительной площади.

   Входные данные / вызов	Результат
   {0,0,4,3}, {2,1,5,5}	true; {2,1,4,3}

3. Рациональное число

   Описать структуру рационального числа. Реализовать нормализацию знака и сокращение дроби, сложение и сравнение двух дробей.

   Требуемая сигнатура:

   struct Rational { long long numerator; long long denominator; };
   void normalize(Rational& value);
   Rational add(const Rational& a, const Rational& b);
   int compare(const Rational& a, const Rational& b);

   Требования:

   • Знаменатель не должен быть равен нулю.
   • После нормализации знаменатель положителен, числитель и знаменатель взаимно просты.

   Входные данные / вызов	Результат
   add({1,6}, {1,4})	{5,12}