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4.详细设计---------------------------------------------4
5.程序清单---------------------------------------------5
6.运行结果与分析------------------------------------17
7.参考文献---------------------------------------------22
课程设计名称:
小型特殊计算器
1.设计内容:
实现一个特殊的计算器,可以实现复数、有理数、矩阵和集合的特殊计算。
程序可以实现复数、有理数的加、减、乘、除,可以实现矩阵的加法、减法和乘法运算,也可以实现集合的求交集、并集、子集的运算。
2.设计目的与要求:
2.1设计目的
达到熟练掌握C++语言的基本知识和技能;
基本掌握面向对象程序设计的基本思路和方法;
能够利用所学的基本知识和技能,解决简单的面向对象程序设计问题。
2.2设计要求
要求利用面向对象的方法以及C++的编程思想来完成系统的设计;
要求在设计的过程中,建立清晰的类层次;
在系统的设计中,至少要用到面向对象的一种机制。
3.系统分析与设计
3.1主要知识点
运算符重载增加了C++语言的可扩充性。
运算符的重载实际上就是一种函数调用的形式,可以用成员函数重载运算符,就是将运算符重载定义为一个类的成员函数的形式;
也可以用友元函数重载。
用友元重载运算符的友元函数是独立于类以外的一般函数。
3.2关键技术
程序中每一种数据类型用一个类来实现,共设计了4个类。
复数类complex,矩阵类matrix,有理数类rational以及集合类set。
每一种类都定义了相应的运算符重载函数。
具体定义如下所示:
(1)类complex
类complex中,成员变量image表示虚部,real表示实部。
成员函数print()用来显示数据。
运算符重载函数都是用友元函数来实现的。
分别重载+、-、*、/运算符。
(2)类matrix
类matrix中,成员变量elems用来存放矩阵的所有元素,rows表示矩阵的行,cols表示矩阵的列。
成员函数SetElems()用来给矩阵中的每一个元素赋值,Disp()用来显示矩阵中的所有元素。
其它友元函数分别重载+、-、*、/运算符。
(3)类rational
类rational中,有两个成员变量:
denominator用来表示有理数的分母,numerator表示有理数的分子。
有理数成员函数print()用来显示有理数,optimization()用来优化有理数函数。
友元函数real()用来将有理数转换为实数,其它友元函数分别重载+、-、*、/运算符。
(4)类set
类set中,有两个成员变量:
elems用来存储集合中的元素,card表示集合中元素的个数。
成员函数print()用来输出集合中的元素,additem()用来给集合增加元素。
友元函数分别重载了&
、==、!
=、+、*、<
、<
=运算符。
程序中的运算符重载函数都用友元函数来实现。
①
类complex的友元函数
复数的表达形式为a+bi,对复数进行运算符重载不像对一般书进行运算那样简单,它的运输方法如下:
加法:
(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
减法:
(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i
乘法:
(a+bi)*(c-di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
除法:
(a+bi)/(c+di)=((a+bi)*(c-di))/(c2+d2)
重载函数将以上算法用在了函数中。
②
类matrix的友元函数
矩阵类的赋值,实质上是给二维数组赋值;
矩阵相加减就是两个行数列数相同的二维数组相加减;
二维数组相乘,其实就是两个二维数组,其中一个的行数等于另一个的列数,按矩阵相乘的法则进行计算。
③
类rational的友元函数
对有理数类进行的操作有下面几种:
有理数相加:
当两个有理数a/b和c/d相加时,可得到这样的算式:
a/b+c/d=(a*d+b*c)/(b*d)
有理数相减:
当两个有理数a/b和c/d相减时,得到的结果是:
分子:
a*d-b*c
分母:
b*d
有理数相乘:
当两个有理数a/b和c/d相乘时,得到的结果是:
a*c
有理数相除:
当两个有理数a/b和c/d相除时,得到的结果是:
a*d
b*c
每次得到结果时,都需要对有理数进行优化。
④
类set的友元函数
集合类的运算符重载操作主要有以下几种:
判定某一元素是否属于集合:
此操作用重载运算符函数&
实现,返回值只有两种情况true或者false,取bool类型。
判断两个集合是否相等:
判定两个集合是否相等,需要看两个集合中所包含的元素是否相同,并且不管顺序如何。
用重载运算符==来实现。
判断两个集合是否不等:
是相等操作的取反,用!
=来实现
两个集合的交集:
即求出两个集合中的公共元素,用运算符*实现。
两个个集合的并集:
即两个集合相合并,合并以后去掉重复的元素,用运算符+来实现。
判定一个集合是否是另一个集合的子集:
用运算符<
判定一个集合是否是另一个集合的纯子集:
实现
3.3基本功能要求
(1)功能选择可以用菜单来实现
例如:
请选择您的计算内容:
1.
复数计算
2.
有理数计算
3.
矩阵计算
4.
集合计算
0.
退出
用户通过输入不同的数字进入不同的菜单。
次级菜单主要显示本程序的功能,主要的功能有加法、减法、乘法和除法以及集合的求交集、求并集、求子集。
(2)运行时给出明确的提示信息。
比如,输入一个什么类型的数据。
根据用户的输入计算输出结果。
由于数据类型比较多,可以一次输入第一个复数的实部,第一个复数的虚部,再输入第二个复数的实部、虚部。
矩阵运算需要先输入矩阵的行数和列数,然后依次输出矩阵的第一行第一列的元素、第一行第二列的元素等等,依次类推。
有理数运算需要一次输入有理数的分子、分母。
集合运算需要输入集合的元素个数,然后依次输入集合中的每一个元素。
4.系统总体设计(确定程序功能模块)
5.程序清单
◆程序代码实现
#include<
iostream.h>
iomanip.h>
/*****************************************************************************/
//矩阵类的声明
classmatrix
{
public:
voidDisp();
//显示矩阵所有元素
intmatrix:
:
operator()(shortrow,shortcol);
//重载运算符成员函数()
voidSetElem(shortrow,shortcol,intval);
//将元素(row,col)设置为val
matrix();
matrix(shortr,shortc)
{
rows=r;
cols=c;
elems=newint[rows*cols];
}
virtual~matrix();
friendmatrixoperator+(matrixp,matrixq);
//重载运算符+
friendmatrixoperator-(matrixp,matrixq);
//重载运算符-
friendmatrixoperator*(matrixp,matrixq);
//重载运算符×
private:
int*elems;
//存放矩阵的所有元素
shortcols;
//矩阵的列
shortrows;
//矩阵的行
};
//矩阵类的各个成员函数的具体定义
matrix:
matrix()
}
~matrix()
/*
函数名称:
matrix:
operator()(shortrow,shortcol)
功能描述:
重载运算符成员函数
修改记录:
*/
intmatrix:
if(row>
=1&
&
row<
=rows&
col>
col<
=cols)
returnelems[(row-1)*cols+(col-1)];
else
return0;
SetElem(shortrow,shortcol,intval)
将元素(row,col)设置为val
voidmatrix:
elems[(row-1)*cols+(col-1)]=val;
Disp()
显示矩阵元素
for(introw=1;
row<
=rows;
row++)
for(intcol=1;
col<
=cols;
col++)
cout<
<
setw
(2)<
(*this)(row,col)<
"
"
;
cout<
endl;
operator+(matrixp,matrixq)
重载运算符+
matrixoperator+(matrixp,matrixq)
matrixm(p.rows,p.cols);
if(p.rows!
=q.rows||p.cols!
=q.cols)
returnm;
for(intr=1;
r<
=p.rows;
r++)
for(intc=1;
c<
=p.cols;
c++)
m.SetElem(r,c,p(r,c)+q(r,c));
operator-(matrixp,matrixq)
重载运算符-
matrixoperator-(matrixp,matrixq)
m.SetElem(r,c,p(r,c)-q(r,c));
operator*(matrixp,matrixq)
重载运算符*
matrixoperator*(matrixp,matrixq)
if(p.cols!
=q.rows)
{
ints=0;
for(inti=1;
i<
i++)
s+=p(r,i)*q(i,c);
m.SetElem(r,c,s);
}
voidjiemian();
voidtuichu();
voidmatrixcompute();
/************************************************************************/
/*main函数*/
intmain()
jiemian();
return0;
/*主界面函数,实现了界面及函数调用*/
voidjiemian()
inti;
cout<
endl<
---------------------------------------------------------------"
**"
欢迎进入用运算符重载实现特殊计算器程序"
----------------------------------------------------------------"
while(i)
请选择您要进行的操作:
1.矩阵计算;
0.退出;
请选择按键(0或1):
cin>
>
i;
//判断输入,0退出
if(i==0||i==1)
switch(i)
{
case1:
matrixcompute();
break;
case0:
tuichu();
}
else
输入错误!
重新输入"
/*退出函数*/
voidtuichu()
谢谢使用运算符重载实现特殊计算器程序,再见!
/*矩阵计算函数*/
voidmatrixcompute()
intj;
请选择您的矩阵计算内容:
1.两个矩阵相加;
2.两个矩阵相减;
3.两个矩阵相乘;
0.返回主界面;
请选择按键(0-3):
cin>
j;
while(j)
//判断输入,0退出
if(j>
=0&
j<
=3)
intr1,j1,r2,j2,val;
请输入第一个矩阵的行数:
r1;
请输入第一个矩阵的列数:
j1;
请输入第二个矩阵的行数:
r2;
请输入第二个矩阵的列数:
j2;
matrixc1(r1,j1);
matrixc2(r2,j2);
matrixc3;
请输入第一个矩阵的元素:
for(intm=1;
m<
=r1;
m++)
for(intn=1;
n<
=j1;
n++)
{
cout<
第"
行"
列:
cin>
val;
c1.SetElem(m,n,val);
}
c1.Disp();
请输入二个矩阵的元素:
for(inth=1;
h<
=r2;
h++)
for(intk=1;
k<
=j2;
k++)
c2.SetElem(h,k,val);
c2.Disp();
switch(j)
{
//case1:
矩阵相加
c3=c1+c2;
cout<
第一个矩阵为:
c1.Disp();
第二个矩阵为:
c2.Disp();
第三个矩阵为:
c3.Disp();
case2:
c3=c1-c2;
case3:
c3=c1*c2;
}
按键错误,请重新选择!
6.运行结果与分析
◆课程设计总结
1、通过程序设计,达到理论与实际应用相结合,提高对信息管理系统的分析能力,能够根据实际应用,初步实现系统功能模块及算法的设计,通过编程基本实现信息管理系统。
2、实现系统功能:
各种基本信息数据的录入;
各种基本数据的修改;
各种基本数据的插入;
各种基本数据的删除;
基于各种数据的查询;
基于各种数据的计算。
三、调试错误:
显示出的数据中出现乱码。
错误原因:
打印了程序头部没有记录的空链表节点。
解决方法:
head=head->
next将链表头部连到
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