C++插值计算水位练习(visual studio 2022)

Question

使用函数完成以下功能，并得到一个完整的可以运行的程序：
1）定义两个数组，用来表示下列关系表：
水位 库容
112 5656
115 5954
113 5703
110 5500
111 5642
114 5841
2）将两个数组分别按从小到大排序
3）输入任意一个水位，计算对应库容
4）输入任意库容，计算水位
（注：使用插值法计算，比如水位输入112.6，首先查询到112和113米水位
对应的库容5656和5703，然后计算比例=112.6-112=0.6，最后结果就是0.6 * （5703-5656） + 5656）

Answer 1

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

const int N = 7;  // 数组的大小

// 水位数组
int water_level[N] = {112, 115, 113, 110, 111, 114};

// 库容数组
int storage[N] = {5656, 5954, 5703, 5500, 5642, 5841};

// 计算输入的任意水位对应的库容
int calc_storage(int level) {
  // 在水位数组中查找第一个大于等于输入水位的数的位置
  int pos = lower_bound(water_level, water_level + N, level) - water_level;
  if (pos == 0) {
    // 输入的水位小于最小的水位，返回最小水位对应的库容
    return storage[0];
  } else if (pos == N) {
    // 输入的水位大于最大的水位，返回最大水位对应的库容
    return storage[N - 1];
  } else {
    // 输入的水位在水位数组中间，使用插值法计算
int low = water_level[pos - 1]; // 输入水位的前一个水位
int high = water_level[pos]; // 输入水位的后一个水位
int low_storage = storage[pos - 1]; // 前一个水位对应的库容
int high_storage = storage[pos]; // 后一个水位对应的库容
// 计算比例
double ratio = (level - low) * 1.0 / (high - low);
// 计算结果
return low_storage + ratio * (high_storage - low_storage);
}
}

// 计算输入的任意库容对应的水位
int calc_level(int stor) {
// 在库容数组中查找第一个大于等于输入库容的数的位置
int pos = lower_bound(storage, storage + N, stor) - storage;
if (pos == 0) {
// 输入的库容小于最小的库容，返回最小库容对应的水位
return water_level[0];
} else if (pos == N) {
// 输入的库容大于最大的库容，返回最大库容对应的水位
return water_level[N - 1];
} else {
// 输入的库容在库容数组中间，使用插值法计算
int low = storage[pos - 1]; // 输入库容的前一个库容
int high = storage[pos]; // 输入库容的后一个库容
int low_level = water_level[pos - 1]; // 前一个库容对应的水位
int high_level = water_level[pos]; // 后一个库容对应的水位
// 计算比例
double ratio = (stor - low) * 1.0 / (high - low);
// 计算结果
return low_level + ratio * (high_level - low_level);
}
}

int main() {
// 将水位数组和库容数组按照从小到大排序
sort(water_level, water_level + N);
sort(storage, storage + N);

// 输入水位，计算对应库容
int level;
cout << "Enter a water level: ";
cin >> level;
int stor = calc_storage(level);
cout << "The corresponding storage is: " << stor << endl;

// 输入库容，计算对应水位
cout << "Enter a storage: ";
cin >> stor;
level = calc_level(stor);
cout << "The corresponding water level is: " << level << endl;

return 0;
}