C++课程设计报告

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课程设计任务书

姓 名 李尾冬 学 号 0903030112 班 级 电子信09030301 息工程 课程名称 C++语言程序设计 课程性质 设计时间 2011 年 6 月 26日—— 2011 年 6月 29日 设计名称 小型特殊计算器 设计要求 设计思路 与 设计过程 计划与进度 -------------------------------------------------------------------------------

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任课教师 意 见 说 明

课程设计报告

课程：面向对象程序设计 学号： 0903030112 姓名： 李尾冬 班级： 09030301 教师：

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沈阳理工大学 信息学院

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，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，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+、-、*、/

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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。 ① 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-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。 ② 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。

③ 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/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

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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。 ④ 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：

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