C++課程設(shè)計(jì)報(bào)告--小型特殊計(jì)算器VIP

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓 名張建文學(xué) 號5011209210班 級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)13-2課程名稱C+語言程序設(shè)計(jì)課程性質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)間 2010 年 6 月 21 日 2010 年 6月 28 日設(shè)計(jì)名稱小型特殊計(jì)算器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)過程計(jì)劃與進(jìn)度任課教師意 見說 明課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)學(xué)號： 5011209210 姓名： XXXX班級： 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)與技術(shù)13-2班 教師： 牛榮 XXX大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)名稱：小型特殊計(jì)算器1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的計(jì)算器，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)、有理數(shù)、矩陣和集合的特殊計(jì)算。程序可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)、有理數(shù)的加、減、乘、除，可以實(shí)現(xiàn)矩陣的加法、減法和乘法運(yùn)算，也可以實(shí)現(xiàn)集合的求交集、并集、子集的運(yùn)算。2.設(shè)計(jì)目的與要求：2.1設(shè)計(jì)目的達(dá)到熟練掌握C+語言的基本知識(shí)和技能； 基本掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思路和方法； 能夠利用所學(xué)的基本知識(shí)和技能，解決簡單的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)問題。2.2設(shè)計(jì)要求要求利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ约癈+的編程思想來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 要求在設(shè)計(jì)的過程中，建立清晰的類層次； 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，至少要用到面向?qū)ο蟮囊环N機(jī)制。3.系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.1主要知識(shí)點(diǎn)運(yùn)算符重載增加了C+語言的可擴(kuò)充性。運(yùn)算符的重載實(shí)際上就是一種函數(shù)調(diào)用的形式，可以用成員函數(shù)重載運(yùn)算符，就是將運(yùn)算符重載定義為一個(gè)類的成員函數(shù)的形式；也可以用友元函數(shù)重載。用友元重載運(yùn)算符的友元函數(shù)是獨(dú)立于類以外的一般函數(shù)。3.2關(guān)鍵技術(shù)程序中每一種數(shù)據(jù)類型用一個(gè)類來實(shí)現(xiàn)，共設(shè)計(jì)了4個(gè)類。復(fù)數(shù)類complex，矩陣類matrix，有理數(shù)類rational以及集合類set。每一種類都定義了相應(yīng)的運(yùn)算符重載函數(shù)。具體定義如下所示：（1）類complex類complex中，成員變量image表示虛部，real表示實(shí)部。成員函數(shù)print()用來顯示數(shù)據(jù)。運(yùn)算符重載函數(shù)都是用友元函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。（2）類matrix類matrix中，成員變量elems用來存放矩陣的所有元素，rows表示矩陣的行，cols表示矩陣的列。成員函數(shù)SetElems()用來給矩陣中的每一個(gè)元素賦值，Disp()用來顯示矩陣中的所有元素。其它友元函數(shù)分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。（3）類rational類rational中，有兩個(gè)成員變量：denominator用來表示有理數(shù)的分母，numerator表示有理數(shù)的分子。有理數(shù)成員函數(shù)print()用來顯示有理數(shù)，optimization()用來優(yōu)化有理數(shù)函數(shù)。友元函數(shù)real()用來將有理數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)，其它友元函數(shù)分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。（4）類set類set中，有兩個(gè)成員變量：elems用來存儲(chǔ)集合中的元素，card表示集合中元素的個(gè)數(shù)。成員函數(shù)print()用來輸出集合中的元素，additem()用來給集合增加元素。友元函數(shù)分別重載了&、=、!=、+、*、=運(yùn)算符。程序中的運(yùn)算符重載函數(shù)都用友元函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 類complex的友元函數(shù)復(fù)數(shù)的表達(dá)形式為a+bi，對復(fù)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算符重載不像對一般書進(jìn)行運(yùn)算那樣簡單，它的運(yùn)輸方法如下：加法：(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i減法：(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)重載函數(shù)將以上算法用在了函數(shù)中。 類matrix的友元函數(shù)矩陣類的賦值，實(shí)質(zhì)上是給二維數(shù)組賦值；矩陣相加減就是兩個(gè)行數(shù)列數(shù)相同的二維數(shù)組相加減；二維數(shù)組相乘，其實(shí)就是兩個(gè)二維數(shù)組，其中一個(gè)的行數(shù)等于另一個(gè)的列數(shù)，按矩陣相乘的法則進(jìn)行計(jì)算。 類rational的友元函數(shù)對有理數(shù)類進(jìn)行的操作有下面幾種：有理數(shù)相加：當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相加時(shí)，可得到這樣的算式：a/b+c/d=(a*d+b*c)/(b*d)有理數(shù)相減：當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相減時(shí)，得到的結(jié)果是：分子：a*d-b*c分母：b*d有理數(shù)相乘：當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相乘時(shí)，得到的結(jié)果是：分子：a*c分母：b*d有理數(shù)相除：當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相除時(shí)，得到的結(jié)果是：分子：a*d分母：b*c每次得到結(jié)果時(shí)，都需要對有理數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 類set的友元函數(shù)集合類的運(yùn)算符重載操作主要有以下幾種：判定某一元素是否屬于集合：此操作用重載運(yùn)算符函數(shù)&實(shí)現(xiàn)，返回值只有兩種情況true或者false，取bool類型。判斷兩個(gè)集合是否相等：判定兩個(gè)集合是否相等，需要看兩個(gè)集合中所包含的元素是否相同，并且不管順序如何。用重載運(yùn)算符=來實(shí)現(xiàn)。判斷兩個(gè)集合是否不等：是相等操作的取反，用!=來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)集合的交集：即求出兩個(gè)集合中的公共元素，用運(yùn)算符*實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)個(gè)集合的并集：即兩個(gè)集合相合并，合并以后去掉重復(fù)的元素，用運(yùn)算符+來實(shí)現(xiàn)。判定一個(gè)集合是否是另一個(gè)集合的子集：用運(yùn)算符=來實(shí)現(xiàn)判定一個(gè)集合是否是另一個(gè)集合的純子集：用運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)3.3基本功能要求（1）功能選擇可以用菜單來實(shí)現(xiàn)例如：請選擇您的計(jì)算內(nèi)容：1. 復(fù)數(shù)計(jì)算2. 有理數(shù)計(jì)算3. 矩陣計(jì)算4. 集合計(jì)算0. 退出用戶通過輸入不同的數(shù)字進(jìn)入不同的菜單。次級菜單主要顯示本程序的功能，主要的功能有加法、減法、乘法和除法以及集合的求交集、求并集、求子集。（2）運(yùn)行時(shí)給出明確的提示信息。比如，輸入一個(gè)什么類型的數(shù)據(jù)。根據(jù)用戶的輸入計(jì)算輸出結(jié)果。由于數(shù)據(jù)類型比較多，可以一次輸入第一個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部，第一個(gè)復(fù)數(shù)的虛部，再輸入第二個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部、虛部。矩陣運(yùn)算需要先輸入矩陣的行數(shù)和列數(shù)，然后依次輸出矩陣的第一行第一列的元素、第一行第二列的元素等等，依次類推。有理數(shù)運(yùn)算需要一次輸入有理數(shù)的分子、分母。集合運(yùn)算需要輸入集合的元素個(gè)數(shù)，然后依次輸入集合中的每一個(gè)元素。4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)(確定程序功能模塊)本程序的功能結(jié)構(gòu)如1所示：圖1程序功能結(jié)構(gòu)圖5.源程序代碼/*/ complex.h: interface for the complex class.#includeclass complex public:void print();complex();complex(float r,float i)real= r;image= i;virtual complex();friend complex operator + (complex a,complex b);friend complex operator - (complex a,complex b);friend complex operator * (complex a,complex b);friend complex operator / (complex a,complex b);private:float image;float real;/*/ rational.h: interface for the rational class.class rational public:void print();/輸出函數(shù)rational(int x=0,int y=0);virtual rational();friend rational operator + (rational num1,rational num2);/重載運(yùn)算符+friend rational operator - (rational num1,rational num2);/重載運(yùn)算符-friend rational operator * (rational num1,rational num2);/重載運(yùn)算符*friend rational operator / (rational num1,rational num2);/重載運(yùn)算符/friend bool operator =(rational num1,rational num2); /重載運(yùn)算符=friend double real(rational x);/聲明轉(zhuǎn)換函數(shù)private:void optimization();/優(yōu)化有理數(shù)函數(shù)int denominator;/分母int numerator; /分子;/*/ matrix.h: interface for the matrix class.class matrix public:void Disp(); /顯示矩陣所有元素int matrix:operator ()(short row, short col);/重載運(yùn)算符成員函數(shù)()void SetElem(short row,short col,int val);/將元素(row,col)設(shè)置為valmatrix();matrix(short r,short c)rows= r;cols= c;elems= new introws*cols;virtual matrix();friend matrix operator +(matrix p,matrix q); /重載運(yùn)算符friend matrix operator -(matrix p,matrix q); /重載運(yùn)算符friend matrix operator *(matrix p,matrix q); /重載運(yùn)算符private:int * elems; /存放矩陣的所有元素short cols;/矩陣的列short rows;/矩陣的行;/*/ set.h: interface for the set class.#include /enum bool false,true;enum errcode noerr,overflow;/定義集合類 class set public:void print();/顯示輸出集合元素set()card=0;virtual set();errcode additem(int); /增加集合元素friend bool operator &(int,set);/聲明重載運(yùn)算符&，判斷某一整數(shù)是否屬于某一集合friend bool operator =(set,set);/聲明重載運(yùn)算符=,判斷兩個(gè)集合是否相等friend bool operator !=(set,set);/聲明重載運(yùn)算符!=，判斷兩個(gè)集合是否不等friend set operator *(set,set);/聲明重載運(yùn)算符*，求兩個(gè)集合的交friend set operator +(set,set);/聲明重載運(yùn)算符+,求兩個(gè)集合的并friend bool operator (set,set);/聲明重載運(yùn)算符,判斷某一集合是否為另一集合的純子集friend bool operator =(set,set);/聲明重載運(yùn)算符,判斷某一集合是否為另一集合的子集private:int elems16;int card;/*/ complex.cpp: implementation of the complex class.#include #include complex.hcomplex:complex()complex:complex()/*/*函數(shù)名稱：print功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/void complex:print()cout0)cout+;if(image!=0)coutimagein;/*/*函數(shù)名稱：operator +功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/complex operator + (complex a,complex b)complex temp;temp.real= a.real +b.real ;temp.image= a.image +b.image ;return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator 功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/complex operator - (complex a,complex b)complex temp;temp.real= a.real -b.real ;temp.image= a.image -b.image ;return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator *功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/complex operator * (complex a,complex b)complex temp;temp.real= a.real *b.real -a.image *b.image ;temp.image =a.real *b.image +a.image *b.real ;return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator /功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/complex operator / (complex a,complex b)complex temp;float tt;tt=1/(b.real *b.real +b.image *b.image );temp.real =(a.real *b.real +a.image *b.image )*tt;temp.image =(b.real *a.image -a.real *b.image )*tt;return temp;/*/ rational.cpp: implementation of the rational class.#include #include #include rational.hrational:rational(int x,int y)numerator= x;denominator= y;optimization();/有理數(shù)優(yōu)化rational:rational()/*/*函數(shù)名稱：optimization功能描述：定義有理數(shù)優(yōu)化函數(shù)修改記錄：*/void rational:optimization()int gcd;if(numerator=0)/如果分子為零，則分母為1后返回denominator= 1;return;/取分子分母中較小的數(shù)作為公約數(shù)極限gcd= (abs(numerator)abs(denominator)?abs(numerator):abs(denominator);if(gcd=0)return;/若為0，則返回for(int i= gcd;i1;i-)/用循環(huán)找最大公約數(shù)if(numerator%i=0)& (denominator%i=0)break;numerator/=i;/i為最大公約數(shù)，將分子分母整除它，重新賦值denominator/=i;/若分子分母均為負(fù)數(shù)，則結(jié)果為正if(numerator0 & denominator0)numerator= -numerator;denominator= -denominator;/若分子分母只有一個(gè)為負(fù)數(shù)，則調(diào)整為分子取負(fù)，分母取正else if(numerator0 | denominator0)numerator= -abs(numerator);denominator=abs(denominator);/*/*函數(shù)名稱：print功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/void rational:print()coutnumerator;if(numerator!=0 & denominator!=1)cout/denominatorn;elsecoutn;/*/*函數(shù)名稱： operator +功能描述：重載運(yùn)算符+修改記錄：*/rational operator + (rational num1,rational num2)rational temp;temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ;temp.numerator = num1.numerator *num2.denominator +num1.denominator *num2.numerator ;temp.optimization ();return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator - 功能描述：重載運(yùn)算符-修改記錄：*/rational operator - (rational num1,rational num2)rational temp;temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ;temp.numerator = num1.numerator *num2.denominator -num1.denominator *num2.numerator ;temp.optimization ();return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator *功能描述：重載運(yùn)算符*修改記錄：*/rational operator * (rational num1,rational num2)rational temp;temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ;temp.numerator = num1.numerator *num2.numerator ;temp.optimization ();return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator /功能描述：重載運(yùn)算符/修改記錄：*/rational operator / (rational num1,rational num2)rational temp;temp.denominator =num1.denominator *num2.numerator ;temp.numerator = num1.numerator *num2.denominator ;temp.optimization ();return temp;/*/*函數(shù)名稱：operator =功能描述：重載運(yùn)算符=修改記錄：*/bool operator =(rational num1,rational num2)if(num1.numerator =num2.numerator & num1.denominator =num2.denominator )return true;elsereturn false;/*/*函數(shù)名稱：print功能描述：聲明轉(zhuǎn)換函數(shù),將有理數(shù)對象轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)修改記錄：*/double real(rational x)return(double(x.numerator )/(double(x.denominator );/*/ matrix.cpp: implementation of the matrix class.#include #include #include matrix.hmatrix:matrix()matrix:matrix()/*/*函數(shù)名稱：matrix:operator ()(short row, short col)功能描述：重載運(yùn)算符成員函數(shù)修改記錄：*/int matrix:operator ()(short row, short col)if(row=1 & row=1 & col=1 & row=1 & col=cols)elems(row-1)*cols+(col-1)= val;/*/*函數(shù)名稱：matrix:Disp()功能描述：顯示矩陣元素修改記錄：*/void matrix:Disp()for(int row=1;row=rows;row+)for(int col=1;col=cols;col+)coutsetw(2)(*this)(row,col) ;coutendl;/*/*函數(shù)名稱：operator +(matrix p,matrix q)功能描述：重載運(yùn)算符修改記錄：*/matrix operator +(matrix p,matrix q)matrix m(p.rows,p.cols);if(p.rows!=q.rows | p.cols!=q.cols)return m;for(int r=1;r=p.rows;r+)for(int c=1;c=p.cols;c+)m.SetElem(r,c,p(r,c)+q(r,c);return m;/*/*函數(shù)名稱：operator -(matrix p,matrix q)功能描述：重載運(yùn)算符-修改記錄：*/matrix operator -(matrix p,matrix q)matrix m(p.rows,p.cols);if(p.rows!=q.rows | p.cols!=q.cols)return m;for(int r=1;r=p.rows;r+)for(int c=1;c=p.cols;c+)m.SetElem(r,c,p(r,c)-q(r,c);return m;/*/*函數(shù)名稱：operator *(matrix p,matrix q)功能描述：重載運(yùn)算符*修改記錄：*/matrix operator *(matrix p,matrix q)matrix m(p.rows,p.cols);if(p.cols!=q.rows)return m;for(int r=1;r=p.rows;r+)for(int c=1;c=p.cols;c+)int s=0;for(int i=1;i=p.cols;i+)s+=p(r,i)*q(i,c);m.SetElem(r,c,s);return m;/*/ set.cpp: implementation of the set class.#include set.hset:set()/*/*函數(shù)名稱：print功能描述：顯示復(fù)數(shù)修改記錄：*/void set:print()cout;for(int i=0;icard-1;i+)coutelemsi0)coutelemscard-1n;/*/*函數(shù)名稱：additem功能描述：增加集合元素修改記錄：*/errcode set:additem(int elem)for(int i=0;icard;i+)if(elemsi=elem)return noerr;if(card16)elemscard+=elem;return noerr;elsereturn overflow;/*/*函數(shù)名稱：operator &功能描述：聲明重載運(yùn)算符&，判斷某一整數(shù)是否屬于某一集合修改記錄：*/bool operator &(int elem,set set1)for(int i=0;iset1.card ;+i)if(set1.elemsi=elem)return true;return false;/*/*函數(shù)名稱：operator =功能描述：聲明重載運(yùn)算符=,判斷兩個(gè)集合是否相等修改記錄：*/bool operator =(set set1,set set2)if(set1.card !=set2.card )/兩個(gè)集合個(gè)數(shù)不等，必不相等return false;for(int i=0;iset1.card;i+)if(!(set1.elems i& set2)/調(diào)用&定義return false;return true;/*/*函數(shù)名稱：operator !=功能描述：聲明重載運(yùn)算符!=，判斷兩個(gè)集合是否不等修改記錄：*/bool operator !=(set set1,set set2)if(set1= set2)return false;elsereturn true;/*/*函數(shù)名稱：operator *功能描述：聲明重載運(yùn)算符*，求兩個(gè)集合的交修改記錄：*/set operator *(set set1,set set2)set res;for(int i=0;iset1.card ;i+)for(int j=0;jset2.card ;j+)if(set1.elems i=set2.elems j)res.elems res.card += set1.elems i;break;/取set1中的每一個(gè)元素判斷是否屬于set2，若屬于則加入到res中return res;/*/*函數(shù)名稱：operator +功能描述：聲明重載運(yùn)算符+,求兩個(gè)集合的并修改記錄：*/set operator +(set set1,set set2)set res=set1;for(int i=0;iset2.card ;i+)res.additem (set2.elems i);/將set2中的元素追加到res中return res;/*/*函數(shù)名稱：operator 功能描述：聲明重載運(yùn)算符,判斷某一集合是否為另一集合的純子集修改記錄：*/bool operator (set set1,set set2)if(set1.cardset2.card & set1=set2)return true;elsereturn false;/*/*函數(shù)名稱：operator =功能描述：聲明重載運(yùn)算符,判斷某一集合是否為另一集合的子集修改記錄：*/bool operator set2.card )return false;for(int i=0;iset1.card ;i+)if(!(set1.elems i & set2)return false;return true;/*/#include #include matrix.h#include complex.h#include rational.h#include set.hvoid jiemian();void tuichu();void complexcompute();void rationalcompute();void m