1、C+课程设计报告小型特殊计算器课程设计报告课程：面向对象程序设计学号： 姓名： 班级： 教师： 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，
2、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，
3、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
4、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。 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
5、-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。 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。 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/
6、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：分子：a*c分母：b*d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：分子：a*d分母：b*c每次得到结果时，都需要对有理数进行优化。 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
7、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=来实现判定一个集合是否是另一个集合的纯子集：用运算符实现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
8、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)本程序的功能结构如1所示：图1程序功能结构图5.源程序代码/*/ complex.h: interface for the complex class.#includeclass complex public: void pr
9、int(); 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; fl
10、oat real;/*/ rational.h: interface for the rational class.class rational public: void print(); /输出函数 rational(int x=0,int y=0); virtual rational(); friend rational operator + (rational num1,rational num2); /重载运算符+ friend rational operator - (rational num1,rational num2); /重载运算符- friend rational oper
11、ator * (rational num1,rational num2); /重载运算符* friend rational operator / (rational num1,rational num2); /重载运算符/ friend bool operator =(rational num1,rational num2); /重载运算符= friend double real(rational x); /声明转换函数private: void optimization(); /优化有理数函数 int denominator; /分母 int numerator; /分子;/*/ matri
12、x.h: interface for the matrix class.class matrix public: void Disp(); /显示矩阵所有元素 int matrix:operator ()(short row, short col); /重载运算符成员函数() void SetElem(short row,short col,int val); /将元素(row,col)设置为val matrix(); matrix(short r,short c) rows= r; cols= c; elems= new introws*cols; virtual matrix(); fri
13、end matrix operator +(matrix p,matrix q); /重载运算符 friend matrix operator -(matrix p,matrix q); /重载运算符 friend matrix operator *(matrix p,matrix q); /重载运算符 private: int * elems; /存放矩阵的所有元素 short cols; /矩阵的列 short rows; /矩阵的行;/*/ set.h: interface for the set class.#include /enum bool false,true;enum err
14、code noerr,overflow;/定义集合类 class set public: void print(); /显示输出集合元素 set()card=0; virtual set(); errcode additem(int); /增加集合元素 friend bool operator &(int,set); /声明重载运算符&，判断某一整数是否属于某一集合 friend bool operator =(set,set); /声明重载运算符=,判断两个集合是否相等 friend bool operator !=(set,set); /声明重载运算符!=，判断两个集合是否不等 frien
15、d set operator *(set,set); /声明重载运算符*，求两个集合的交 friend set operator +(set,set); /声明重载运算符+,求两个集合的并 friend bool operator (set,set); /声明重载运算符,判断某一集合是否为另一集合的纯子集 friend bool operator =(set,set); /声明重载运算符,判断某一集合是否为另一集合的子集 private: int elems16; int card;/*/ complex.cpp: implementation of the complex class.#in
16、clude #include complex.hcomplex:complex()complex:complex()/*/ /* 函数名称：print 功能描述：显示复数 修改记录： */ void complex:print() cout0) cout+; if(image!=0) coutimagein;/*/ /* 函数名称：operator + 功能描述：显示复数 修改记录： */complex operator + (complex a,complex b) complex temp; temp.real= a.real +b.real ; temp.image= a.image +
17、b.image ; return temp;/*/ /* 函数名称：operator 功能描述：显示复数 修改记录： */complex operator - (complex a,complex b) complex temp; temp.real= a.real -b.real ; temp.image= a.image -b.image ; return temp;/*/ /* 函数名称：operator * 功能描述：显示复数 修改记录： */complex operator * (complex a,complex b) complex temp; temp.real= a.real
18、 *b.real -a.image *b.image ; temp.image =a.real *b.image +a.image *b.real ; return temp;/*/ /* 函数名称：operator / 功能描述：显示复数 修改记录： */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 =(
19、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(); /有理数优化rational:rational()/*/ /* 函数名称：optimization 功能描述：定义有理数优化函数 修改记录： */void ra
20、tional:optimization() int gcd; if(numerator=0) /如果分子为零，则分母为1后返回 denominator= 1; return; /取分子分母中较小的数作为公约数极限 gcd= (abs(numerator)abs(denominator)?abs(numerator):abs(denominator); if(gcd=0) return; /若为0，则返回 for(int i= gcd;i1;i-) /用循环找最大公约数 if(numerator%i=0)& (denominator%i=0) break; numerator/=i; /i为最大
21、公约数，将分子分母整除它，重新赋值 denominator/=i; /若分子分母均为负数，则结果为正 if(numerator0 & denominator0) numerator= -numerator; denominator= -denominator; /若分子分母只有一个为负数，则调整为分子取负，分母取正 else if(numerator0 | denominator0) numerator= -abs(numerator); denominator=abs(denominator); /*/ /* 函数名称：print 功能描述：显示复数 修改记录： */void rationa
22、l:print() coutnumerator; if(numerator!=0 & denominator!=1) cout/denominatorn; else coutn;/*/ /* 函数名称： operator + 功能描述：重载运算符+ 修改记录： */rational operator + (rational num1,rational num2) rational temp; temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ; temp.numerator = num1.numerator *num2.denominat
23、or +num1.denominator *num2.numerator ; temp.optimization (); return temp;/*/ /* 函数名称：operator - 功能描述：重载运算符- 修改记录： */ rational operator - (rational num1,rational num2) rational temp; temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ; temp.numerator = num1.numerator *num2.denominator -num1.denomin
24、ator *num2.numerator ; temp.optimization (); return temp; /*/ /* 函数名称：operator * 功能描述：重载运算符* 修改记录： */rational operator * (rational num1,rational num2) rational temp; temp.denominator =num1.denominator *num2.denominator ; temp.numerator = num1.numerator *num2.numerator ; temp.optimization (); return temp;/*/ /* 函数名称：operator / 功能描述：重载运算符/ 修改记录： */rational operator / (rational num1,rational num2) rational temp; temp.denominator =num1.denominator *num2.numerator ; temp.numerator = num1.numerator *num2.denominator ; temp.optimization (); return temp;/*
