数据结构课程设计长整数四则运算汇总.docx
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数据结构课程设计长整数四则运算汇总.docx
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数据结构课程设计长整数四则运算汇总
一、需求分析
1.本程序实现计算任意长的整数的四则运算.以用户和计算机对话的方式,先后输入数字的最多位数,然后程序就计算并显示出这两个数的运算。
2.利用双向循环链表现实长整数的存储,每个结点含一个整形变量。
输入的形式以回车结束,可以直接输入正数或负数,程序会过滤掉无效的字符。
按中国对于长整数的表示习惯,每四位一组,除数字和位于首位置的负号外,其它一切字符都将作为分隔符,连续多个分隔符当一个处理。
但不使用分隔符也不影响结果。
3.测试数据
(1)0;0;输出“0”;
(2)-2345,6789;-7654,3211;输出“-1,000,000”;(3)-9999,9999;1,0000,0000,0000;输出“9999,0000,0001”;(4)1,0001,0001;-1,0001,0001;输出“0”;(5)1,0001,0001;-1,0001,0001;输出“1”;(6)-9999,9999,9999;-9999,9999,9999;输出“-1,9999,9999,9998”;(7)1,0000,9999,9999;1;输出"1,0001,0000,0000".
二、概要设计
为实现上述程序功能,应以双向循环链表表示长整数。
为此,需要定义一个抽象数据类型。
1.抽象数据类型定义为:
ADTOrderedList{
数据对象:
D={ai|ai∈int,i=1,2,...n,n≥0}
基本操作:
init(&a,digit4)
操作结果:
构造一个位数是digit4*4长整数。
pass(&a,&b,&c)
初始条件:
a,b,c都已存在
操作结果:
c等于a和b的和。
nep(&a)
初始条件:
a已存在。
操作结果:
a变为输入参数的相反数。
printlong(&a)
初始条件:
a已存在。
操作结果:
按四位一组,分隔符为","的格式,在屏幕上输出a。
ston(&S,&a)初始条件:
a已存在。
操作结果:
把字符串形式的长数字赋给a。
}ADTOrderedList
2.本程序包含两个模块:
1)主程序模块:
Voidmain(){
选择操作:
1:
帮助。
2:
加法。
3:
减法。
4:
乘法。
5:
除法。
6:
退出。
打印结果;
}
三、详细设计
1.元素类型,结点类型,指针类型
#defineNULL0
#include
#include
#include
typedefstructlongnode{/*每个节点的结构*/
intnum;/*数字*/
structlongnode*low1;/*指向低一位节点*/
structlongnode*high1;/*指向高一位节点*/
}longnode;
typedefstructxlong{/*每个长整数的结构*/
longnode*High;/*每个长整数的最高节点*/
longnode*Low;/*每个长整数的最低节点*/
intdigit4;/*每个长整数的总位数(不包括高位的0)/4*/
}*xlong;
intinit(xlong*a,intdigit4){
intI;/*.init.*/
longnode*j;
(*a)=(xlong)malloc(sizeof(structxlong));/*为a的头结构申请空间,并赋初始值*/
(*a)>High=NULL;(*a)->Low=NULL;
(*a)->High=NULL;(*a)->Low=NULL;
(*a)->digit4=0;
for(i=0;i j=(longnode*)malloc(sizeof(longnode)); j->num=0;j->high1=NULL;j->low1=(*a)->High; if((*a)->High)(*a)->High->high1=j; else (*a)->Low=j;(*a)->High=j;(*a)->digit4++; } } intpass(xlonga,xlongb,xlongc){ intcf=0;/*两个数字的相加*/ longnode*a1=a->Low,*b1=b->Low,*c1=c->Low; while(a1){c1->num=a1->num+b1->num+cf; if(c1->num>9999){ cf=1;/*如果产生进位(借位)*/ c1->num-=10000; }else{cf=0;} a1=a1->high1;b1=b1->high1;c1=c1->high1;} returncf;/*最高位的进位(借位)*/ } intpassa(xlonga,xlongb,xlongc){ intcf=0;/*两个数字的相减*/ longnode*a1=a->Low,*b1=b->Low,*c1=c->Low; while(a1){c1->num=a1->num-b1->num-cf; if(c1->num>9999){cf=1;/*如果产生进位(借位)*/ c1->num-=10000; }else{cf=0;} a1=a1->high1;b1=b1->high1;c1=c1->high1; } returncf;/*最高位的进位(借位)*/ } intpassb(xlonga,xlongb,xlongc){ intcf=0;/*两个数字的相乘*/ longnode *a1=a->Low,*b1=b->Low,*c1=c->Low; while(a1){c1->num=a1->num*b1->num*cf; if(c1->num>9999){cf=1;/*如果产生进位(借位)*/ c1->num=10000; }else{cf=0;} a1=a1->high1;b1=b1->high1;c1=c1->high1;} returncf;/*最高位的进位(借位)*/ } intpassc(xlonga,xlongb,xlongc){ intcf=0;/*两个数字的相除*/ longnode*a1=a->Low,*b1=b->Low,*c1=c->Low; while(a1){c1->num=a1->num/b1->num/cf; if(c1->num>9999){cf=1;/*如果产生进位(借位)*/ c1->num-=10000; }else{cf=0;}} a1=a1->high1;b1=b1->high1;c1=c1->high1;} returncf;/*最高位的进位(借位)*/ } nep(xlonga){/*求a的相反数*/ intcf=1;/*因为求相反数是取反加一,所以这里cf=1;*/ longnode*a1=a->Low; while(a1) {a1->num=9999-(a1->num)+cf; if(a1->num>9999){a1->num=10000;} else{cf=0;}a1=a1->high1; } return; } printlong(xlonga){ longnode*i=a->High;/*打印长整数a*/ if(i->num>=5000){ printf("-");/*最高位(bit)=1表示负数,即用补码表示*/ nep(a);/*求反打印其绝对值*/ }while(i&&i->num==0)i=i->low1;/*跳过最位的0*/ if(i){printf("%d",i->num);i=i->low1; if(i)printf(“,”); }elseprintf(“0”);/*a=0打0*/ while(i){printf("%04d",i->num); if(i->low1) printf(","); i=i->low1;}} intston(charin[],xlongout){/*把字符串转化为数字赋给a*/ intbit,i,jishu=1,num0=0; longnode*j=out->Low; i=strlen(in)-1;while(i>=0&&j){/*循环每一个字节*/ bit=in[i]-‘0’;/*把字符形式的值赋给整数形式的bit*/ if(bit>=0&&bit<=9){num0+=jishu*bit;/*加进num0*/ jishu*=10;/*基数自乘10*/} if(jishu>1&&(jishu>=10000||bit<0||bit>9)){/*数字以外的字符*/ j->num=num0; j=j->high1;/*存入一个节点*/ num0=0; jishu=1; } i--; } if(num0) {j->num=num0;j=j->high1;}/*把最后一个没存入节点的数存入节点*/ for(;j;j=j->high1)j->num=0;/*最位不足补0*/ if(out->High->num>=5000) return1;/*如果最高位是1,返回1表示出*/ if(in[0]=='-')nep(out);/*如果最后一个字符是'-'则取反*/return0;} intadd(){char*a1,*b1;/*加*/ intdigit4,cf=0; xlonga,b,c; do{printf("Howmuchdigitsdoyouneed? ");/*输入最多位数*/ scanf("%d",&digit4); }while(digit4<=0); a1=(char*)malloc(digit4+1); b1=(char*)malloc(digit4+1); digit4=digit4/4+1; init(&a,digit4); init(&b,digit4); init(&c,digit4);/*初始化a,b,c*/ do{cf=0;printf("Enter2number: \n"); scanf("%s",a1);printf("+\n"); scanf("%s",b1);cf|=ston(a1,a); cf|=ston(b1,b); }while(cf);/*输入被加数和加数,如果转换出错,则重输*/ pass(a,b,c);/*执行相加运算*/ printlong(a);printf("+");/*打印结果*/ printlong(b);printf("="); printlong(c);printf("\n"); printf("\n");bioskey(0);} intsubtract()/*减*/ { char*a1,*b1; intdigit4,cf=0; xlonga,b,c; do{printf("Howmuchdigitsdoyouneed? ");/*输入最多位*/ scanf("%d",&digit4); }while(digit4<=0); a1=(char*)malloc(digit4+1); b1=(char*)malloc(digit4+1); digit4=digit4/4+1; init(&a,digit4); init(&b,digit4); init(&c,digit4);/*初始化a,b,c*/ do{cf=0;printf("Enter2number: \n"); scanf("%s",a1); printf("\n"); scanf("%s",b1); cf|=ston(a1,a); cf|=ston(b1,b); }while(cf);/*输入被减数和减数,如果转换出错,则重输*/ passa(a,b,c);/*执行相减运算*/ printlong(a);printf("-");/*打印结果*/ printlong(b);printf("="); printlong(c);printf("\n"); printf("\n");bioskey(0); } intmultiply()/*乘*/ {char*a1,*b1; intdigit4,cf=0; xlonga,b,c; do{printf("Howmuchdigitsdoyouneed? ");/*输入最多位数*/ scanf("%d",&digit4); }while(digit4<=0); a1=(char*)malloc(digit4+1);b1=(char*)malloc(digit4+1); digit4=digit4/4+1; init(&a,digit4); init(&b,digit4); init(&c,digit4);/*初始化a,b,c*/ do{cf=0; printf("Enter2number: \n"); scanf("%s",a1);printf("*\n"); scanf("%s",b1); cf|=ston(a1,a); cf|=ston(b1,b); }while(cf);/*输入被乘数和乘数,如果转换出错,则重输*/ passb(a,b,c);/*执行相乘运算*/ printlong(a);printf(“*”);/*打印结果*/ printlong(b);printf("="); printlong(c);printf("\n"); printf("\n");bioskey(0);} intdivision()/*除*/ {char*a1,*b1; intdigit4,cf=0; xlonga,b,c; do{printf("Howmuchdigitsdoyouneed? ");/*输入最多位数*/ scanf("%d",&digit4); }while(digit4<=0); a1=(char*)malloc(digit4+1); b1=(char*)malloc(digit4+1); digit4=digit4/4+1; init(&a,digit4); init(&b,digit4); init(&c,digit4);/*初始化a,b,c*/ do{cf=0;printf("Enter2number: \n"); scanf("%s",a1);printf("/\n"); scanf("%s",b1); cf|=ston(a1,a); cf|=ston(b1,b); }while(cf);/*输入被除数和除数,如果转换出错,则重输*/ passc(a,b,c);/*执行相除运算*/ printlong(a);printf("/");/*打印结果*/ printlong(b);printf("="); printlong(c);printf("\n"); printf("\n");bioskey(0); } 2.主函数代码 voidmain()/*main*/ {intc; clrscr(); textcolor(BLUE); printf("***********************************************\n");printf("*********WelcometoThunderstudio! ************\n"); printf("***********************************************\n"); printf("*********本程序实现长整数四则运算**************\n"); one: printf("1: ------HELP\n"); printf("2: ------ADD\n"); printf("3: ------SUBTRACT\n"); printf("4: ------MULTIPLY\n"); printf("5: ------DiVISION\n"); printf("6: ------EXIT\n"); for(;;){c=getch(); switch(atoi(&c)){ case1: clrscr();gotoone;break; case2: add();break; case3: subtract();break; case4: multiply();break; case5: division();break; case6: textcolor(BLUE);printf("\n------------------------------------------------------------\n"); printf("Thankscw'swork! ! \n"); break; default: textcolor(4); printf("Sorrypleaseinputrightnumber! \n"); break; } } } 四、调试分析 1.由于对基本要求看得不仔细,一开始使用的形式是数组,并非链表,导致空间开销大. 2.本程序的模块划分比较合理,且尽可能将指针的操作封装在结构体中,对于一个长整数只需一个指针便可访问其所有信息,所以数据结构清晰. 3.算法的时空分析1)本程序的计算量不是很大,所以时间复杂度极低. 2)每个长整数的位数可能不同,考虑到根据位数调整空间比较麻烦,而且容易出错,所以对每个长整数都是用同样大小的空间储存的. 3)由于计算完毕,显示结果后程序即结束,所以无须释放空间. 五、用户手册 1.本程序的运行环境为DOS操作系统,执行文件为: j01242_5.EXE。 2.进入程序有菜单提示,选择需要的操作进入程序。 3.进入程序后屏幕提示“Howmuchdigitsdoyouneed? ”用户输入两个数中最多的位数.如0则输1,12则输入2,依此类推.负号不必考虑在内. 4.接着屏幕提示“Enter2number: ”,用户应输入一个数,按回车,再输入一个数,再按回车. 5.接着屏幕即打印出计算结果. 六、测试结果 首先进入菜单选择: 如键入2<回车> (1)键入1<回车>0<回车>0<回车>输出“0” (2)键入8<回车>-2345,6789<回车>-7654,3211<回车>输出“-1,000,000” (3)键入13<回车>-9999,9999<回车>1,0000,0000,0000<回车>输出“9999,0000,0001” (4)键入9<回车>1,0001,0001<回车>-1,0001,0001<回车>输出“0” (5)键入9<回车>1,0001,0001<回车>-1,0001,0001<回车>输出"1"
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