C语言课程设计任务书.docx
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C语言课程设计任务书
信息科学与工程学院
综合设计报告书
课程名称:
C语言课程设计
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
(一)需求分析......................................2-3
1.设计题目;
2.用户操作流程;
3.数据处理流程;
(二)概要设计......................................4-5
1.系统总体设计框架;
2.系统功能模块图;
(三)详细设计.....................................5-11
1.主要功能模块的算法设计思路;
2.工作流程图;
(四)主要源程序代码...............................12-21
1.完整源程序清单及关键注释;
(五)调试分析过程描述.............................21-24
1.测试数据、测试输出结果;
2.对程序调试过程中存在问题的思考;
(六)课程设计小结.................................24-25
1.包括课程设计过程中的学习体会与收获;
2.对C语言和本课程设计的认识以及自己的建议等内容。
一、需求分析
1、设计题目:
编程实现以下功能:
(1)分别输入一元多项式pn(x)和Qn(x)。
从键盘输入一元多项式中各项的系数和指数,并用单链表加以表示。
(2)分别对一元多项式pn(x)和Qn(x)进行升幂排序。
将一元多项式中各子项按照指数从小到大的顺序排序。
(3)分别输出一元多项式pn(x)和Qn(x)。
将用单链表表示的一元多项式输出,即打印多项式的系数和指数。
(4)任意输入一个实数x0,分别求出一元多项式pn(x0)和Qn(x0)的值。
(5)已知有两个一元多项式分别为Pn(x)和Qn(x),求出两个多项式的和
Rn(x)和差Tn(x),分别用单链表表示Rn(x)和Tn(x),并将二者输出,
(Rn(x)=Pn(x)+Qn(x),Tn(x)=Pn(x)-Qn(x))
2、用户操作流程:
(1)进入欢迎及界面。
(2)根据提示选择需要的功能。
(3)根据提示输入数据.
(4)选择函数输出运行结果。
(5)退出本系统。
3、数据处理流程
(1)输入数据,通过链表存储P(x)和Q(x)的指数和系数。
(2)通过冒泡排序法对P(x)和Q(x)进行升幂排序。
(3)输入x0,通过指针将其带入P(x)和Q(x)的表达式求出具体的数值。
(4)通过链表对两个多项式求和求差。
(5)通过链表输出运行结果。
;
二、概要设计
1、系统总体设计框架:
2、系统功能模块
(1)功能选择函数:
通过输入对应功能的数字,进行多项式的运算。
该函数在主函数中调用。
(2)输入数据函数:
通过建立单链表,输入两个多项式的各项指数和系数。
(3)升幂函数:
通过冒泡排序法对两个多项式进行升幂排序。
(4)求和求差函数:
定义空链用来存储结果,将两个多项式相加减。
(5)输出函数:
输出上一步的运行结果。
三、详细设计
一元多项式的表示在计算机内可以用链表来表示,为了节省存储空间,只存储多项式中系数非零的项。
链表中的每一个结点存放多项式的一个系数非零项,它包含三个域,分别存放该项的系数、指数以及指向下一个多项式项结点的指针。
创建一元多项式链表,对一元多项式的运算中会出现的各种可能情况进行分析,实现一元多项式的相加、相减操作。
多项式相加的运算规则是:
两个多项式中所有指数相同的项的对应系数相加,若和部位零,则构成“和多项式”中的一项;所有指数不相同的的项均“复抄”到“和多项式”中。
以单链表作为存储结构,并且“和多项式”中的节点无需另外生成,则可看做是将多项式Q加到多项式P中,由此得到下列运算规则:
若p->exp
若p->exp
若p->exp=q->exp,则将两个结点的系数相加,当和不为零是修改结点p的系数,释放q结点;若和为零,则“和多项式”中无o此项,从P中p结点,同时释放p和q结点。
多项式相减运算规则同加法。
设计思路:
实现的方法是先定义多项式结点的结构,该多项式每个结点由三个元素:
输入的系数、输入的指数、以及指向下一个结点的指针构成。
该链表采用链式存储结构。
然后通过多次的输入,依次得到两个一元多项式的各个项的系数与指数。
该输入以零结尾。
然后通过对结点的判断是否为零后,进行运算或者终止的操作。
再初始化一个链表LC,将LC的各项系数和指数的指针指向LA+LB所得的结果的值,完成了最后的输出。
(1)定义结构体struct
结构体为表示一个对象的不同属性提供了连贯一致的方法,结构体类型的说明从关键词struct开始,成员可以由各种数据类型混合构成,成员甚至还可以是数组或者其他类型的结构,但是,结构体中不能包含自身定义类型的成员。
使用typedef和struct定义的新类型名称,其用途与内建类型的名称相同,可以用来:
声明和初始化结构体变量;创建并根据自己的意愿初始化结构数组;
(2)单链表的建立
单链表有两个域,data域和next域,一个是存放数据,一个是存放指针而且指向它的后继。
并且还有个head,称表结点,它一般不存放数据,只是做个特殊标记。
表的结束是NULL,也就是最后的那个链域next为空单链表的插入运算有两种,一种是头插法,另一种是尾插法,这里运用的是尾插法
(3)一元多项式的建立
输入多项式采用插头的方式,输入多项式中一个项的系数和指数,就产生一个新的节点,建立起它的右指针,并用头节点指向它;为了判断一个多项式是否结束,定义一个结束标志,并输入非0时就继续,当输入0时,就结束一个多项式的输入
(4)显示一元多项式
如果系数是大于0的话就输出+系数x指数形式;如果系数小于0的话输出系数x指数形式;如果指数为0的话,直接输出系数;如果系数是的话就直接输出+x;如果系数是-1的话直接输出-x输出多项式
(5)一元多项式的加法计算
它从两个多项式的头部开始,两个多项式的某一项都不为空时,如果数相等的话,系数就应该相加;相加的和不为0的话,用头插法建立一个新的节点。
p的指数小于q的指数的话,就应该复制q节点到多项式中。
p的指数大于q的指数的话,就应该复制p节点到多形式中。
当第二个多项式为空时,第一个多项式不为空时,将第一个多项式用心节点产生。
当第一个多项式为空,第二个多项式不为空时,将第二个多项式用新节点产生
(6)一元多项式的减法计算
它从两个多项式的头部开始,两个多项式的某一项都不为空时,如果数相等的话,系数就应该相减;相加的和不为0的话,用头插法建立一个新的节点。
p的指数小于q的指数的话,就应该复制q节点到多项式中。
p的指数大于q的指数的话,就应该复制p节点到多形式中。
并且建立的节点的系数为原来的相反数;当第二个多项式为空时,第一个多项式不为空时,将第一个多项式用心节点产生。
当第一个多项式为空,第二个多项式不为空时,将第二个多项式用新节点产生,并且建立的节点系数为原来的相反数。
数学模型:
在数学上,一个一元多项式Pn(x)可按升幂写成:
Pn(x)=p0+p1x+p2x2+……+pnxn
它由n+1个系数唯一确定,因此,在计算机中它可用一个线性表P来表示:
P=(p0,p1,p2,……,pn)
每一项的指数i隐含在其系数Pi的序号里,每一项的值顺序为各个多项式的系数值。
加法模型:
假设Qm(X)是一元m次多项式,同样可用线性表Q来表示:
Q=(q0,q1,q2,……qm)
不失一般性,设m
P(x)=2x4+5x2+3x+1,Q(x)=3x2+1,相加后R(x)=2x4+8x2+3x+2,用一维向量表表示分别为(1,3,5,0,2)+(1,0,3,)=(2,3,8,0,2),写成数学形式即为2x4+8x2+3x+2,结论正确。
减法模型同加法模型。
具体函数模块的流程图:
功能选择模块:
输入数据函数:
求和函数模块:
求差函数模块:
开始
定义存储结果的空链r
是
否
输出存储多项式的和的链r
结束
是
否
同指数项系数相加后存入r中
把p中各项系数改变符号后存入r中
直接把q中各项存入r
存储多项式2的空链Q是否为空
存储多项式1的空链P是否为空
合并同类项
开始
定义存储结果的空链r
是
否
输出存储多项式的和的链r
结束
是
否
同指数项系数相加后存入r中
直接把p中各项存入r中
直接把q中各项存入r
存储多项式2的空链Q是否为空
存储多项式1的空链P是否为空
合并同类项
四、主要源程序代码
#include
#include
#include
typedefstructduoxiangshi
{
intcoef;
intexp;
structduoxiangshi*next;
}DXS;
intgetNum()
{
intnum;
printf("输入选择功能对应的数字:
");
scanf("%d",&num);
returnnum;
}
voidfun1(DXS*PHEAD,DXS*QHEAD)
{
intzs,xs;//定义指数系数
printf("请输入P(x)中各项的系数和指数\n");
scanf("%d%d",&xs,&zs);
while(zs!
=0||xs!
=0)
{
DXS*p=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
p->coef=xs;
p->exp=zs;
PHEAD->next=p;
p->next=NULL;
PHEAD=PHEAD->next;
scanf("%d%d",&xs,&zs);
}
printf("请输入Q(x)中各项的系数和指数\n");
scanf("%d%d",&xs,&zs);
while(zs!
=0||xs!
=0)
{
DXS*p=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
p->coef=xs;
p->exp=zs;
QHEAD->next=p;
p->next=NULL;
QHEAD=p;
scanf("%d%d",&xs,&zs);
}
printf("输入5显示结果\n");
}
voidfun2(DXS*PHEAD,DXS*QHEAD)//升幂排序
{
DXS*p,*q;//链表的冒泡排序
p=PHEAD->next;
for(p;p!
=NULL;p=p->next)
{
for(q=p->next;q!
=NULL;q=q->next)
{
if(p->exp>q->exp)
{
inttemp;
temp=p->coef;
p->coef=q->coef;
q->coef=temp;
temp=p->exp;
p->exp=q->exp;
q->exp=temp;
}
}
}
p=QHEAD->next;
for(p;p!
=NULL;p=p->next)
{
for(q=p->next;q!
=NULL;q=q->next)
{
if(p->exp>q->exp)
{
inttemp;
temp=p->coef;
p->coef=q->coef;
q->coef=temp;
temp=p->exp;
p->exp=q->exp;
q->exp=temp;
}
}
}
printf("输入5显示结果。
\n");
}
voidfun5(DXS*PHEAD,DXS*QHEAD)
{
printf("当前保存的P(x),Q(x)序列如下:
\n");
printf("P(x)=");
while(PHEAD->next!
=NULL)
{
PHEAD=PHEAD->next;
printf("%d*x^%d",PHEAD->coef,PHEAD->exp);
if(PHEAD->next!
=NULL)
{
printf("+");
}
}
printf("\n");
printf("Q(x)=");
while(QHEAD->next!
=NULL)
{
QHEAD=QHEAD->next;
printf("%d*x^%d",QHEAD->coef,QHEAD->exp);
if(QHEAD->next!
=NULL)
{
printf("+");
}
}
printf("\n\n");
}
voidfun4(DXS*PHEAD,DXS*QHEAD)
{
intx0;
doublesum;
printf("输入x的值:
");
scanf("%d",&x0);
sum=0;
while(PHEAD->next!
=NULL)
{
PHEAD=PHEAD->next;
sum+=PHEAD->coef*pow(x0,PHEAD->exp);
}
printf("P(x)=%.0lf\n",sum);
sum=0;
while(QHEAD->next!
=NULL)
{
QHEAD=QHEAD->next;
sum+=QHEAD->coef*pow(x0,QHEAD->exp);
}
printf("Q(x0)=%.0lf\n\n",sum);
}
voidfun3(DXS*PHEAD,DXS*QHEAD)//求两个多项式的和差
{
fun2(PHEAD,QHEAD);//先进行升幂排序
DXS*RHEAD,*THEAD;
RHEAD=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
THEAD=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
RHEAD->next=NULL;
THEAD->next=NULL;
DXS*p=PHEAD,*q=QHEAD;
//多项式相加
DXS*r=RHEAD;
p=p->next;
q=q->next;
while(p!
=NULL&&q!
=NULL)//当两个序列都有数值时
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
if(p->exp==q->exp)//指数相同的情况
{
t->coef=p->coef+q->coef;
t->exp=p->exp;
p=p->next;
q=q->next;
}
elseif(p->exp
{
t->coef=p->coef;
t->exp=p->exp;
p=p->next;
}
elseif(p->exp>q->exp)//P的指数大于Q的指数
{
t->coef=q->coef;
t->exp=q->exp;
q=q->next;
}
r->next=t;
r=r->next;
r->next=NULL;
}
while(p!
=NULL)//当只有一个序列有数值时
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
t->coef=p->coef;
t->exp=p->exp;
r->next=t;
r=r->next;
r->next=NULL;
p=p->next;
}
while(q!
=NULL)
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
t->coef=q->coef;
t->exp=q->exp;
r->next=t;
r=r->next;
r->next=NULL;
q=q->next;
}
r=RHEAD;
printf("R(x)=");
while(r->next!
=NULL)
{
r=r->next;
if(r->coef>=0)
{
if(r!
=RHEAD->next)
printf("+");
printf("%d*x^%d",r->coef,r->exp);
}
else
printf("-%d*x^%d",-1*r->coef,r->exp);
}
printf("\n\n");
//多项式相减
p=PHEAD;
q=QHEAD;
DXS*T=THEAD;
p=p->next;
q=q->next;
while(p!
=NULL&&q!
=NULL)
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
if(p->exp==q->exp)
{
t->coef=p->coef-q->coef;
t->exp=p->exp;
p=p->next;
q=q->next;
}
elseif(p->exp
{
t->coef=p->coef;
t->exp=p->exp;
p=p->next;
}
elseif(p->exp>q->exp)
{
t->coef=-1*q->coef;
t->exp=q->exp;
q=q->next;
}
T->next=t;
T=T->next;
T->next=NULL;
}
while(p!
=NULL)
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
t->coef=p->coef;
t->exp=p->exp;
T->next=t;
T=T->next;
T->next=NULL;
p=p->next;
}
while(q!
=NULL)
{
DXS*t=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
t->coef=-1*q->coef;
t->exp=q->exp;
T->next=t;
T=T->next;
T->next=NULL;
q=q->next;
}
T=THEAD;//消除系数为0项
while(T->next!
=NULL)
{
if(T->next->coef==0)
{
T->next=T->next->next;
}
T=T->next;
if(T==NULL)
break;
}
T=THEAD;
printf("T(x)=");
while(T->next!
=NULL)
{
T=T->next;
if(T->coef>=0)
{
if(T!
=THEAD->next)
printf("+");
printf("%d*x^%d",T->coef,T->exp);
}
else
printf("-%d*x^%d",-1*T->coef,T->exp);
}
if(THEAD->next==NULL)
printf("0\n");
printf("\n");
}
voidmenu()
{
printf("-----------------------------------------------\n");
printf("1.分别输入Pn(x)和Qn(x)。
\n");
printf("2.分别对Pn(x)和Qn(x)进行升幂排序。
\n");
printf("3.分别求出Pn(x)和Qn(x)的和差。
\n");
printf("4.任意输入一个实数x,分别求出一元多项式Pn(x)和Qn(x)的值。
\n");
printf("5.分别输出上一步运行结果的Pn(x)和Qn(x)。
\n");
printf("-----------------------------------------------\n");
printf("Ifyouwanttoexitthesystem,pleaseinput0.\n");
}
intmain()
{
printf("Welcometothemenu~~\n");
menu();
intnum;
num=getNum();
if(num==0)
printf("\nExitthesystem,goodbye~~\n");
DXS*PHEAD,*QHEAD;
PHEAD=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
QHEAD=(DXS*)malloc(sizeof(DXS));
PHEAD->next=NULL;
QHEAD->next=NULL;
while(num)
{
switch(num)
{
case1:
fun1(PHEAD,QHEAD);break;
case2:
fun2(PHEAD,QHEAD);break;
case3:
fun3(PHEAD,QHE
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