多项式类的设计与实现MFC.docx
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多项式类的设计与实现MFC.docx
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多项式类的设计与实现MFC
封皮
题目:
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课程设计任务书
学院
专业
学生姓名
学号
设计题目
多项式类的设计与实现
内容及要求:
开发多项式类Polynomial,多项式的每一项用链表的结点表示,每项包含一个系数和一个指数。
例如:
2x4的指数为4,系数为2。
请开发一个完整的Polynomial类,包括构造函数、析构函数以及“get”函数(读取值)和“set”函数(设置值)。
该类还要提供以下重载的运算符:
(1)重载加法运算符+,将两个多项式相加。
(2)重载加法运算符-,将两个多项式相减。
(3)重载赋值运算符=,将一个多项式赋给另外一个多项式。
(4)重载加法运算符*,将两个多项式相乘。
(5)编写一个主函数测试多项式类的上述功能。
进度安排:
第17周:
分析题目,查阅课题相关资料,进行类设计、算法设计;
第18周:
程序的设计、调试与实现;
第19周:
程序测试与分析,撰写课程设计报告,进行答辩验收。
指导教师(签字):
年月日
学院院长(签字)
年月日
1需求分析
(1)开发多项式类Polynomial,多项式的每一项用链表的结点表示,每项包含一个系数和一个指数。
例如:
2x4的指数为4,系数为2。
请开发一个完整的Polynomial类,包括构造函数、析构函数以及“get”函数(读取值)和“set”函数(设置值)。
(2)多项式的定义:
n个单项式的代数和叫多项式。
(3)程序测试数据:
P1:
2x+3x^2+2x^4+3x^2
P2:
3x^2+2x^3
(1)
2算法基本原理
设有2个多项式p1,p2
P1:
2x+3x^2+2x^4+3x^2
P2:
3x^2+2x^3
实现多项式p1和p2的计算,关键是对p1和p2的指数和系数进行加减生的操作,我们可以先编辑一个基类Polynominal。
通过链表和重载运算符的方法来实现。
(1)多项式即个个单项式的和,我们可以把一个多项式分解成一项一项来看,每一项用链表的一个节点表示,每个节点包括一个单项式的系数、指数和指向该节点类型的一个指针。
(2)用Polynominal创建对象p1、p2、p3,通过调用Create(c1,e1,size1)函数来构建多项式。
(3)通过重载+、-、*以及=运算符,对多项式进行操作。
(4)通过p1.Print()来显示结果。
3类设计
从上面的算法分析可以看到,本设计面临的计算问题的关键是多项式运算。
可以定义一个多项式类Polynominal。
(1)该类包括私有数据成员Node*head,Node是构造的节点类型的结构体,包括系数、指数和指向该节点类型的一个指针。
(2)成员函数包括Polynominal()//构造函数,Polynominal(constPolynominal&)//拷贝构造函数,~Polynominal()//析构函数Node*get(inte);//读取指数为e的项,返回其指针,voidset(doublec,inte);//设置指数为e的项的系数为c,voidCreate(double*c,int*e,intn);//创建多项式,friendPolynominaloperator+(Polynominala,Polynominalb);//重载+运算符,friendPolynominaloperator-(Polynominala,Polynominalb);//重载-运算符,friendPolynominaloperator*(Polynominala,Polynominalb);//重载*运算符,friendostream&operator<<(ostream&os,constPolynominal&a);Polynominal&operator=(Polynominala);//重载=运算符,voidPrint(ostream&os=cout)const;//显示函数voidCopy(constPolynominal&a)//复制函数
对以上进行总结,该程序只包含一个类即Polynomina,对多项式的所有操作都抽象在该类中。
4详细设计
程序主要分为三个部分:
类声明、类实现、主函数。
4.1类的接口设计
//类的声明
classPolynominal
{
public:
Polynominal(){head=0;}//构造函数
Polynominal(constPolynominal&);//拷贝构造函数
~Polynominal()
{
Node*q,*p;
p=head;
while(p)//删除链表
{
q=p->next;
if(p)deletep;
p=q;
}
head=NULL;
}
Node*get(inte);//读取指数为e的项,返回其指针
voidset(doublec,inte);//设置指数为e的项的系数为c
voidCreate(double*c,int*e,intn);//创建多项式
friendPolynominaloperator+(Polynominala,Polynominalb);//重载+运算符
friendPolynominaloperator-(Polynominala,Polynominalb);//重载-运算符
friendPolynominaloperator*(Polynominala,Polynominalb);//重载*运算符
friendostream&operator<<(ostream&os,constPolynominal&a);
Polynominal&operator=(Polynominala);//重载=运算符
voidPrint(ostream&os=cout)const;
voidCopy(constPolynominal&a);
voidAddr(){cout<<"链表头指针值为:
"<
private:
Node*head;//链表头指针
};
在程序中,声明了个个运算符的重载,通过Node*get(inte);读取指数为e的项,返回其指针,通过voidset(doublec,inte)设置指数为e的项的系数为c,多项式的的系数、指数以及指针全部采用了动态内存分配技术,这些工作都是由构造函数和Create()函数完成,它们的清理工作在析构函数中完成。
4.2类的实现
//类实现
#include
#include
#include
#defineMAXSIZE15
structNode//链表结点
{
intexp;//指数
doublecoef;//系数
Node*next;
};
voidPolynominal:
:
Copy(constPolynominal&a)
{//复制对象(公用函数)
Node*t,*s,*p;
p=a.head;s=head=0;
while(p)
{
t=newNode;
if(head==0)head=t;
t->coef=p->coef;
t->exp=p->exp;
p=p->next;
if(s)s->next=t;
s=t;
}
if(s)s->next=0;
}
Polynominal:
:
Polynominal(constPolynominal&a)//复制构造函数
{
Copy(a);
}
voidPolynominal:
:
Create(double*c,int*e,intn)//创建多项式
{
if(n<1)
cout<<"错误:
要创建多项式的项数必须大于零。
\n";
else
{
head=newNode;//创建头结点
head->coef=c[0];
head->exp=e[0];
Node*q,*p=head;
for(inti=1;i { q=newNode; q->coef=c[i]; q->exp=e[i]; p->next=q; p=q; } p->next=0; } } Node*Polynominal: : get(inte)//读取指数为e的项 { Node*p=head; while(p) { if(p->exp==e)returnp; p=p->next; } returnp;//没有找到,返回空指针 } voidPolynominal: : set(doublec,inte)//将指数为e系数为c的项加入多项式(原多项式无指数为e的项) { Node*q,*p,*t; t=newNode; t->coef=c; t->exp=e; if(head==0) { head=t; head->next=0; return; } if(e>head->exp) { t->next=head; head=t;//插入头部 return; } p=head; while(p&&e { q=p; p=p->next; } if(p) { //新的项插入p所指结点前 t->next=p; q->next=t; } else//插入尾部 { q->next=t; t->next=0; } } Polynominaloperator+(Polynominala,Polynominalb)//重载+运算符 { Polynominaltemp; Node*p,*q,*s,*t; doublex; s=newNode;temp.head=s;//先增加一个头结点 p=a.head; q=b.head; while(p&&q) { if(p->exp==q->exp) { x=p->coef+q->coef; if(x! =0.0) { t=newNode; t->exp=p->exp; t->coef=x; s->next=t; s=t; } p=p->next; q=q->next; } else { t=newNode; if(p->exp>q->exp) { t->coef=p->coef; t->exp=p->exp; p=p->next; } else { t->coef=q->coef; t->exp=q->exp; q=q->next; } s->next=t; s=t; } } if(q)p=q;//p恒指向余下的项 while(p) { t=newNode; t->coef=p->coef; t->exp=p->exp; s->next=t; s=t; p=p->next; } s->next=0;//链表尾标记 s=temp.head; temp.head=s->next; deletes;//删除多余的头结点 returntemp; } Polynominaloperator-(Polynominala,Polynominalb)//重载-运算符 { Polynominaltemp; Node*p,*q,*s=0,*t; //在此处添加代码,完成此函数(模仿上述重载"+"的函数) doublex; s=newNode;temp.head=s;//先增加一个头结点 p=a.head; q=b.head; while(p&&q) { if(p->exp==q->exp) { x=p->coef-q->coef; if(x! =0.0) { t=newNode; t->exp=p->exp; t->coef=x; s->next=t; s=t; } p=p->next; q=q->next; } else { t=newNode; if(p->exp>q->exp) { t->coef=p->coef; t->exp=p->exp; p=p->next; } else { t->coef=-q->coef; t->exp=q->exp; q=q->next; } s->next=t; s=t; } } if(q)p=q;//p恒指向余下的项 while(p) { t=newNode; t->coef=p->coef; t->exp=p->exp; s->next=t; s=t; p=p->next; } s->next=0;//链表尾标记 s=temp.head; temp.head=s->next; deletes;//删除多余的头结点 returntemp; } Polynominaloperator*(Polynominala,Polynominalb)//重载*运算符 { Polynominaltemp; Node*p,*q,*s; inte;doublec; p=a.head; while(p) { q=b.head; while(q) { c=p->coef*q->coef; e=p->exp+q->exp; s=temp.get(e);//查temp中有无指数为e的项 if(s)//temp中无指数为e的项 s->coef+=c; else//temp中无指数为e的项 temp.set(c,e); q=q->next; } p=p->next; } returntemp; } ostream&operator<<(ostream&os,constPolynominal&a) { a.Print(os); returnos; } Polynominal&Polynominal: : operator=(Polynominala)//重载=运算符 { Node*s,*p; if(head) {//若原多项式存在,先撤消它 p=head; while(p) { s=p->next; deletep; p=s; } } Copy(a); return*this; } voidPolynominal: : Print(ostream&os)const//显示多项式 { Node*p;inte; if(head) { e=head->exp; os<<"f(x)="< if(e>1)os<<"x^"< if(e==1)os<<"x"; } else { os<<"f(x)=0"< return; } p=head->next; while(p) { e=p->exp; if(p->coef! =0.0)//系数非零 { if(p->coef>0.0)os<<'+'< elseos< if(e>1)os<<"x^"< if(e==1)os<<"x"; } p=p->next; } os< } 通过类的成员函数实现对多项式的运算,构造和析构函数主要是实现初始化以及销毁,其它函数则主要是实现功能。 4.3主函数设计 //主函数 intmain() { inte1[MAXSIZE],e2[MAXSIZE],size2,size1,i; doublec1[MAXSIZE],c2[MAXSIZE]; cout<<"-----------多项式计算器------------"< cout<<"请输入多项式P1的项数: "; cin>>size1; cout<<"请输入多项式P1的系数: "; for(i=0;i { cin>>c1[i]; } cout<<"请输入多项式p1的指数"; for(i=0;i { cin>>e1[i]; } cout<<"请输入多项式P2的项数: "; cin>>size2; cout<<"请输入多项式p2的系数"; for(i=0;i { cin>>c2[i]; } cout<<"请输入多项式p2的指数"; for(i=0;i { cin>>e2[i]; } Polynominalp1,p2,p3; p1.Create(c1,e1,size1);//创建多项式p1 p2.Create(c2,e2,size2);//创建多项式p2 cout<<"多项式p1为"; p1.Print(); cout< cout<<"多项式p2为"; p2.Print(); cout< p3=p1+p2; cout<<"多项式p1+p2为"< p3=p1-p2; cout<<"多项式p1-p2为"< p3=p1*p2; cout<<"多项式p1*p2为"< return0; } 在程序的主函数部分,对算法进行了验证。 首先,输入了多项式的系数指数项数,接着定义三个对象p1,p2,p3,在定义过程中调用构造函数,进行初始化并动态分配了内存。 调用Print()显示多项式,通过调用重载运算符实现操作,最后系统自动调用析构函数清理。 5DOS界面程序运行结果及分析 5.1程序运行结果 程序运行结果如图2所示。 图2程序运行结果 通过计算对运行结果进行检测,经检测结果正确无误。 5.2运行结果分析 整个程序采用的是链表和动态内存分配方式。 将多项式的运算抽象到一个类Polynominal中,由该类生成三个对象p1,p2,,p3,同时由系统调用构造函数初始化,调用Creat()构造多项式,调用重载的运算符,实现加减乘的操作,由于涉及对象传值,调用拷贝构造函数。 6基于MFC的图形界面程序开发 MFC的图形界面程序设计可在上述类设计的基础上进行改造,MFC的图形界面程序与DOS界面程序的主要不同点是: MFC图形界面程序与DOS界面程序的输入输出方式不同,DOS界面程序采用字符交互式实现数据输入输出,主要通过cin,cout等I/O流实现,而MFC的图形程序界面采用标准Windows窗口和控件实现输入输出,因此必须在MFC类的框架下加入上面所设计的矩阵和方程组类,并通过图形界面的输入输出改造来完成。 6.1基于MFC的图形界面程序设计 (1)界面设计 首先在VC中建立MFCAppWizard(exe)工程,名称为一元稀疏多项式运算,并在向导的Step1中选择Singledocument,即建立基于对话框的应用程序,如下图4~5所示。 图4建立MFCAppWizard(exe)工程 图5建立基于对话框的应用程序 将对话框资源中的默认对话框利用工具箱改造成如下界面,如图6所示。 图6方程组求解程序界面设计 图6所示的界面中包含了3个GroupBox(分组框),4个StaticText控件,5个Button控件,和9个EditBox控件,控件的基本信息列表如下表1所示。 表1控件基本信息 控件类别 控件ID 控件Caption 说明 StaticText IDC_STATIC 项系数 项指数 项系数 项指数 Botton IDC_addmenber1 添加 IDC_addmenber2 添加 IDC_add 加法运算 IDC_sub 减法运算 IDC_multiply 乘法运算 EditBox IDC_EDIT1 显示多项式p1 IDC_EDIT4 显示多项式p2 IDC_EDIT7 显示加法运算结果 IDC_EDIT8 显示减法运算结果 IDC_EDIT9 显示乘法运算结果 IDC_EDIT2 输入每一项的系数 IDC_EDIT3 输入每一项的指数 IDC_EDIT5 输入每一项的系数 IDC_EDIT6 输入每一项的指数 GroupBox IDC_STATIC 一元多项式1 IDC_STATIC 一元多项式1 IDC_STATIC 运算结果 (2)代码设计 为了能够将对话框界面上的控件能够与代码联系起来,需要为各个控件建立MemberVariables,按Ctrl+w键进入MFCClassWizard界面,选择MemberVariables选项卡,可显示成员变量设置界面,如图7所示。 图7成员变量设置界面 通过该界面设置控件对应的成员变量,具体如表2所示。 表2控件基本信息 控件ID 成员变量类型 成员变量名称 IDC_EDIT1 CString m_screen1 IDC_EDIT2 float m_coef1 IIDC_EDIT3 int m_expn1 IDC_EDIT4 CString m_screen2 IDC_EDIT5 float m_coef2 IDC_EDIT6 int m_expn2 IDC_EDIT7 CString m_screen3 IDC_EDIT8 CString m_screen4 IDC_EDIT9 CString m_screen5 下面是编写代码的重要阶段,可以借鉴在设计基于DOS界面的控制台应用程序的代码,并将其作必要的改写,具体改写的步骤与内容如下。 1建立名为一元稀疏多项式计算的MFC工程。 2将对话框资源中的默认对话框利用工具箱改造。 3设置控件对应的成员变量。 4编写添加按钮的响应函数,具体代码如
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