程序设计综合课程设计写作模板.doc

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1、 小型特殊计算器学号：姓名： 班级： 教师： 江苏师范大学计算机科学与技术学院 二一二年九月 程序设计综合课程设计任务书姓 名学 号班 级课程名称程序设计综合课程设计课程性质综合性设计时间年 月 日 年 月 日 设计名称设计要求设计思路与设计过程计划与进度任课教师意 见说 明程序设计综合课程设计成绩表大 类细 类要 求细类合计得分设计报告设计思路设计思路清晰（5）5设计过程设计过程完整（5）5总体设计功能完整（5）5版面排版格式正确、美观（5）5整体得分20程序演示功能完整系统分析中的功能模块完整（10）20模块功能设计准确、合理（10）程序运行正确程序运行正确（20）35各功能模块均完整实现

2、（15）界面友好界面友好，操作方便（5）5整体得分60答辩情况陈述情况陈述逻辑清晰、重点突出（5）5回答问题情况回答问题正确、表达清晰（5）5有创新10整体得分20总分100目录1设计内容- 1 -2设计目的与要求- 1 -2.1 设计目的- 1 -2.2 设计要求- 1 -3系统分析与设计- 1 -3.1主要知识点- 1 -3.2关键技术- 1 -3.3基本功能要求- 3 -4 系统总体设计- 4 -5源程序代码- 4 -6运行结果- 28 -7 .设计体会- 30 -8.参考文献- 30 -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

3、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

4、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+、-、*、/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

5、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

6、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-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

7、，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/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

8、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

9、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。

10、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 系统总体设计本程序的功能结构如1所示：图4.1程序功能结构图5源程序代码/*/ complex.h: interface for the complex class.#includeclass complex public:void print();complex();complex(float r,float i)real= r;image= i;virtual complex();friend complex operator + (complex a,complex b);fri

11、end 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();/输出函数rational(int x=0,int y=0);virtual ratio

12、nal();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 operator * (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,r

13、ational 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;/*/ matrix.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

14、,short col,int val);/将元素(row,col)设置为valmatrix();matrix(short r,short c)rows= r;cols= c;elems= new introws*cols;virtual matrix();friend 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

15、; /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 errcode 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

16、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friend 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,

17、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.#include #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 + (

18、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 -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

19、 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

20、.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();/有理数优化rational:rational()/*/*函数名称：o

21、ptimization功能描述：定义有理数优化函数修改记录：*/void rational: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)b

22、reak;numerator/=i;/i为最大公约数，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

23、rational:print()coutnumerator;if(numerator!=0 & denominator!=1)cout/denominatorn;elsecoutn;/*/*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 +num

24、1.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.denominator *num2.numerat

25、or ;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

26、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;/*/*函数名称：operator =功能描述：重载运算符=修改记录：*/bool operator =(rational num1,rational num2)if(num1.nu

27、merator =num2.numerator & num1.denominator =num2.denominator )return true;elsereturn false;/*/*函数名称：print功能描述：声明转换函数,将有理数对象转换为实数修改记录：*/double real(rational x)return(double(x.numerator )/(double(x.denominator );/*/ matrix.cpp: implementation of the matrix class.#include #include #include matrix.hmatr

28、ix:matrix()matrix:matrix()/*/*函数名称： matrix:operator ()(short row, short col)功能描述： 重载运算符成员函数修改记录：*/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;/*/*函数名称： matrix:Disp()功能描述： 显示矩阵元素修改记录：*/void matrix:Disp()for(int row=1;row=rows;

29、row+)for(int col=1;col=cols;col+)coutsetw(2)(*this)(row,col) ;coutendl;/*/*函数名称： operator +(matrix p,matrix q)功能描述： 重载运算符修改记录：*/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)

30、+q(r,c);return m;/*/*函数名称： operator -(matrix p,matrix q)功能描述： 重载运算符-修改记录：*/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;/*/*函数名称： operator *(matrix p,matrix

31、 q)功能描述： 重载运算符*修改记录：*/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()

32、/*/*函数名称：print功能描述：显示复数修改记录：*/void set:print()cout;for(int i=0;icard-1;i+)coutelemsi0)coutelemscard-1n;/*/*函数名称：additem功能描述：增加集合元素修改记录：*/errcode set:additem(int elem)for(int i=0;icard;i+)if(elemsi=elem)return noerr;if(card16)elemscard+=elem;return noerr;elsereturn overflow;/*/*函数名称：operator &功能描述：声明重载运算符&，判断某一整数是否属于某一集合修改记录：*/bool operator &(int elem,set set1)for(int i=0;iset1.card ;+i)if(set1.elemsi=elem)return true;return false;/*/*函数名称：operator =功能描述：声明重载运算符=,判断两个集合是否相等修改记录：*/bool operator =(set set1,set set2)if(set1.card