計(jì)算機(jī)高級(jí)語言課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)分?jǐn)?shù)的運(yùn)算

1、計(jì)算機(jī)高級(jí)語言課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課題名稱：設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)分?jǐn)?shù)的運(yùn)算設(shè)計(jì)時(shí)間：2013.12.30 2014.1.10學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期：2014年1月10日管理科學(xué)學(xué)院信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)系二一三年十二月設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)分?jǐn)?shù)的運(yùn)算【摘要】：設(shè)計(jì)一個(gè)分?jǐn)?shù)計(jì)算器實(shí)現(xiàn)對(duì)分?jǐn)?shù)的各種運(yùn)算【關(guān)鍵字】：分?jǐn)?shù)、四則運(yùn)算、連續(xù)運(yùn)算、混合計(jì)算program designing about simple management system of teachers and studentsabstract:the design of afractionalcalculator to achievevar

2、ious operations onfraction。keywords: fractional、the four operations、continuous operation、hybrid computing。目錄1問題描述及設(shè)計(jì)要求 11.1問題描述11.2設(shè)計(jì)要求12.系統(tǒng)分析（需求分析）12.1功能需求12.2性能需求23.總體設(shè)計(jì)24.詳細(xì)設(shè)計(jì)2 4.1設(shè)計(jì)思路3 4.2主要函數(shù)設(shè)計(jì)45.程序代碼56.程序測(cè)試177.程序使用說明208.總結(jié)21參考文獻(xiàn)221. 問題描述及設(shè)計(jì)要求1.1問題描述:該問題就是要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)分?jǐn)?shù)的運(yùn)算，包括加、減、乘、除四則運(yùn)算，最后總要是能將

3、這種運(yùn)算拓展到多個(gè)分?jǐn)?shù)之間并實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)算。1.2設(shè)計(jì)要求：（1）：設(shè)計(jì)合理的分?jǐn)?shù)表達(dá)方式（2）： 設(shè)計(jì)函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)之間的加、減、乘、除運(yùn)算（3）：設(shè)計(jì)函數(shù)實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)輸入并計(jì)算（4）：考慮將分?jǐn)?shù)運(yùn)算拓展到多個(gè)分?jǐn)?shù)之間的運(yùn)算和連續(xù)計(jì)算的情況2.系統(tǒng)分析（需求分析）2.1功能需求：（1）：有合理的界面，用戶進(jìn)入后可選擇需要的操作。（2）：能夠輸入合理的分?jǐn)?shù)表達(dá)式并進(jìn)行常規(guī)的四則運(yùn)算，還可進(jìn)行必要的邏輯運(yùn)算。（3）：能夠進(jìn)行多個(gè)分?jǐn)?shù)時(shí)的混合運(yùn)算，并能連續(xù)計(jì)算。2.2性能需求：（1）：程序有一定健壯性，出現(xiàn)錯(cuò)誤是能提示相應(yīng)信息給用戶。（2）：性能要好，可改動(dòng)性要好，方便他人優(yōu)化和改正，每個(gè)小功能用

4、子函數(shù)實(shí)現(xiàn)。(3):靈活性要好，可作為子函數(shù)融到其他程序。3.總體設(shè)計(jì)簡介: 設(shè)計(jì)一個(gè)分?jǐn)?shù)計(jì)算器，進(jìn)行分?jǐn)?shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。在該計(jì)算器中能輸入合理的分?jǐn)?shù)形式，同時(shí)允許對(duì)整數(shù)這種特殊形式進(jìn)行相應(yīng)的輸入和計(jì)算，并在程序開始前設(shè)計(jì)出相應(yīng)的界面供用戶選擇，同時(shí)在能進(jìn)行兩個(gè)分?jǐn)?shù)之間簡單的四則運(yùn)算的基礎(chǔ)上，可以對(duì)多個(gè)分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合運(yùn)算(定義新函數(shù))，并且要能夠承接上一個(gè)結(jié)果繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算(詢問用戶是否繼續(xù)，繼續(xù)則再調(diào)用相應(yīng)函數(shù))。4.詳細(xì)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路:（見下流程圖表示）（1）：主函數(shù)控制流程圖：（見下頁）進(jìn)入main（）函數(shù)選擇1、2、3做相應(yīng)操作調(diào)用simple函數(shù)調(diào)用test函數(shù)調(diào)用comple

5、x函數(shù)判斷是否繼續(xù)進(jìn)行分?jǐn)?shù)操作結(jié)束yn123（2）：子函數(shù)控制流程圖：（以simple函數(shù)為例）輸入運(yùn)算符輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)入simple函數(shù)是否以該結(jié)果繼續(xù)運(yùn)算結(jié)束調(diào)用相應(yīng)運(yùn)算函數(shù)（加減乘除）yn4.2主要函數(shù)設(shè)計(jì):fraction operator +(const fraction &lhs, const fraction &rhs);重載加法運(yùn)算符+，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)相加；fraction operator -(const fraction &lhs, const fraction &rhs);重載加法運(yùn)算符-，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)相減；fraction operator *(const fractio

6、n &lhs, const fraction &rhs);重載加法運(yùn)算符*，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)相乘；fraction operator /(const fraction &lhs, const fraction &rhs);重載加法運(yùn)算符/，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分?jǐn)?shù)相除；void simple();簡單計(jì)算函數(shù),通過判斷運(yùn)算類型，調(diào)用相應(yīng)運(yùn)算函數(shù)并計(jì)算；void test();測(cè)試函數(shù)，通過調(diào)用函數(shù)對(duì)輸入的兩個(gè)分?jǐn)?shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算；void complex();混合運(yùn)算函數(shù),通過調(diào)用函數(shù)對(duì)多個(gè)分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合運(yùn)算；ostream& operator (istream&is, fraction &f); 輸入運(yùn)算符重載；

7、5.程序源代碼：/* fractions class - header file-分?jǐn)?shù)類頭文件*/*#ifndef _tgr_fractions_h#define _tgr_fractions_h*/#include /輸入輸出流頭文件#include /鍵盤和屏幕輸入輸出函數(shù)的頭文件#include /標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)頭文件#include /數(shù)學(xué)庫函數(shù)頭文件/#include #include /字符組函數(shù)頭文件class fraction /分?jǐn)?shù)類定義public:fraction();/constructorsfraction(intinitn, intinitd);/accessorsin

8、t numerator() const; /取分子，const成員函數(shù)，不能修改數(shù)據(jù)成員int denominator() const; /取分母double decimal() const; /將分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的小數(shù)fraction absval() const; /分?jǐn)?shù)的絕對(duì)值/modifiersvoid setnum(intnewnum); /設(shè)置分子void setden(intnewden); /設(shè)置分母void simplify(); /約分void recip(); /分子分母轉(zhuǎn)置const fraction & operator+= (intrhs);private:int n

9、;int d;/free (nonmember) functions/miscellanyvoid simple(); /簡單計(jì)算函數(shù)void test(); /測(cè)試函數(shù)void complex(); /混合運(yùn)算函數(shù)int gcf(int x, int y); /求x,y的最大公因子/addition operatorsfraction operator+ (const fraction &lhs, const fraction &rhs);fraction operator+ (const fraction &lhs, intrhs);/subtraction operatorsfracti

10、on operator- (const fraction &lhs, const fraction &rhs);fraction operator- (const fraction &lhs, intrhs);/multiplication operatorsfraction operator* (const fraction &lhs, const fraction &rhs);fraction operator* (const fraction &lhs, intrhs);/division operatorsfraction operator/ (const fraction &lhs,

11、 const fraction &rhs);fraction operator/ (const fraction &lhs, intrhs);/power operatorfraction operator (const fraction &base, intexp); /（冪）運(yùn)算符重載/comparison operatorsbool operator= (const fraction &lhs, const fraction &rhs);bool operator!= (const fraction &lhs, const fraction &rhs);bool operator= (c

12、onst fraction &lhs, const fraction &rhs);bool operator (const fraction &lhs, const fraction &rhs);bool operator= (const fraction &lhs, intrhs);bool operator (const fraction &lhs, intrhs);bool operator (const fraction &lhs, intrhs);/ i/o operators/functionsostream& operator (istream&is, fraction &f);

13、 / 輸入運(yùn)算符重載/*#endif*/* fraction.cppfractions class - implementation file-分?jǐn)?shù)類執(zhí)行文件開始*/#include fraction.hfraction:fraction() : n(0), d(1) ; /缺省構(gòu)造函數(shù)（=0/1）fraction:fraction(intinitn, intinitd) : n(initn), d(initd) ;int fraction:numerator() const /取分子return n;int fraction:denominator() const /取分母return d;

14、double fraction:decimal() const /分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換小數(shù)return double(n) / double(d);fraction fraction:absval() const /取分?jǐn)?shù)絕對(duì)值fraction returnvalue(abs(n), abs(d); /通過構(gòu)造函數(shù)取分母分子絕對(duì)值returnreturnvalue;void fraction:setnum(intnewnum) /設(shè)置分子的值n = newnum;void fraction:setden(intnewden) /設(shè)置分母的值if(newden != 0) /分母非零時(shí)設(shè)置d = newde

15、n;else /若分母為零，顯示錯(cuò)誤信息并退出cout 錯(cuò)誤：除數(shù)為零！n 按任意鍵終止！;getch(); abort(); /退出void fraction:simplify() /分?jǐn)?shù)約分int r = gcf(n, d);n /= r;d /= r;void fraction:recip() /分子分母交換int temp = n;n = d;d = temp;const fraction & fraction:operator+= (intrhs) /重載+= fraction newrhs(rhs, 1); /將作為參數(shù)的整數(shù)rhs轉(zhuǎn)換為分?jǐn)?shù)類的對(duì)象return (*this+ne

16、wrhs); /int gcf(int x, int y) /輾轉(zhuǎn)相除求x,y的最大公約數(shù)int r = x%y;if(r=0)return y;elsereturn gcf(y, r);fraction operator+ (const fraction &lhs, const fraction &rhs) /重載+，完成兩分?jǐn)?shù)相加情況fraction sum; /定義分?jǐn)?shù)類對(duì)象，通過兩參數(shù)對(duì)象對(duì)其賦值intnewnum = (lhs.numerator() * rhs.denominator()+(rhs.numerator() * lhs.denominator();/得到相加后的分子i

17、ntnewden = (lhs.denominator() * rhs.denominator(); /得到相加后的分母sum.setnum(newnum); /設(shè)置分子sum.setden(newden); /設(shè)置分母sum.simplify(); /分?jǐn)?shù)約分return sum;fraction operator+ (const fraction &lhs, intrhs) /重載+分?jǐn)?shù)與整數(shù)相加 fraction newrhs(rhs, 1); /將rhs轉(zhuǎn)換為分?jǐn)?shù)類對(duì)象return lhs + newrhs;fraction operator- (const fraction &lhs

18、, const fraction &rhs)/重載-完成兩分?jǐn)?shù)相減fractionnewrhs = rhs;newrhs.setnum(-rhs.numerator(); /設(shè)置分母為其相反數(shù)return lhs + newrhs; /利用+的重載fraction operator- (const fraction &lhs, intrhs) /重載-完成分?jǐn)?shù)與整數(shù)的相減fractionnewrhs(rhs, -1); return lhs + newrhs; /利用+的重載fraction operator* (const fraction &lhs, const fraction &rhs

19、) /重載*完成兩分?jǐn)?shù)相乘fraction product;intnewnum = lhs.numerator() * rhs.numerator(); /分子相乘intnewden = lhs.denominator() * rhs.denominator(); /分母相乘product.setnum(newnum); /設(shè)置分子product.setden(newden); /設(shè)置分母product.simplify(); /分?jǐn)?shù)約分return product;fraction operator* (const fraction &lhs, intrhs) /重載*完成分?jǐn)?shù)與整數(shù)的相乘

20、fraction prod(lhs.numerator() * rhs, lhs.denominator(); /通過構(gòu)造函數(shù)完成賦值prod.simplify(); /分?jǐn)?shù)約分return prod;fraction operator/ (const fraction &lhs, const fraction &rhs) /重載/完成兩分?jǐn)?shù)相除 if(rhs = 0) /若分母為零，顯示錯(cuò)誤信息并退出 cout error: division by zero attempted!n press any key to terminate;getch(); abort(); /退出 fracti

21、onnewrhs = rhs;newrhs.recip(); /將作分母的分?jǐn)?shù)倒置return lhs * newrhs; /利用分?jǐn)?shù)乘法fraction operator/ (const fraction &lhs, intrhs) /重載/完成分?jǐn)?shù)與整數(shù)的相除 if(rhs = 0) /若分母為零，顯示錯(cuò)誤信息并退出 cout 錯(cuò)誤：除數(shù)為零！n= (const fraction &lhs, const fraction &rhs) /重載=判斷前分?jǐn)?shù)是否大于等/于后分?jǐn)?shù)returnlhs.decimal() = rhs.decimal();bool operator= (const fr

22、action &lhs, const fraction &rhs) /重載=判斷前分?jǐn)?shù)是否小于等/于后分?jǐn)?shù)returnlhs.decimal() (const fraction &lhs, const fraction &rhs) /重載判斷前分?jǐn)?shù)是否大于/后分?jǐn)?shù)returnlhs.decimal() rhs.decimal();bool operator (const fraction &lhs, const fraction &rhs) /重載判斷前分?jǐn)?shù)是否小于/后分?jǐn)?shù)returnlhs.decimal() = (const fraction &lhs, intrhs) /重載=前分?jǐn)?shù)是否

23、大于等于整數(shù)returnlhs.decimal() = rhs;bool operator= (const fraction &lhs, intrhs) /重載=前分?jǐn)?shù)是否小于等于整數(shù)returnlhs.decimal() (const fraction &lhs, intrhs) /重載前分?jǐn)?shù)是否大于整數(shù)returnlhs.decimal() rhs;bool operator (const fraction &lhs, intrhs) /重載前分?jǐn)?shù)是否小于整數(shù)returnlhs.decimal() = rhs;ostream& operator 0 &denom 0) | (numer 0

24、 &denom 0) &f != 0) os -; /分子分母不同號(hào)就輸出-if(temp.numerator() = 0 | temp.denominator() = 1)ostemp.numerator(); / 分子為0或分母為1時(shí)就輸出分子elseostemp.numerator() / (istream&is, fraction &f) /is:輸入流，f:待輸入的分?jǐn)?shù)intnewnum, newden;char slash = ;doisnewnum slash newden; / while(slash != /);f.setnum(newnum);f.setden(newden

25、);return is; /準(zhǔn)備工作結(jié)束，下面開始主函數(shù)。void main()int choice;char cls;coutcls;if(cls=y|cls=y)system(cls); /getch();cout 歡迎使用分?jǐn)?shù)計(jì)算器！n;cout n;cout n;cout 簡單計(jì)算 n; cout n;cout n;cout 分?jǐn)?shù)測(cè)試 n;cout n;cout n;cout 分?jǐn)?shù)混合運(yùn)算 n;cout n;cout n;cout n;coutchoice;if(choice6|choice1) cout輸入無效，請(qǐng)重新選擇：n; main(); /回到主菜單 else switch(

26、choice) /進(jìn)入函數(shù)case 1: simple();break;case 2: test();break;case 3: complex();break; /main(); /- void simple() /簡單計(jì)算函數(shù)fraction f1;fraction f2;fraction sum;charfuhao,yn;int f3,kind;choose:cout 分?jǐn)?shù)與分?jǐn)?shù)n;cout 分?jǐn)?shù)與整數(shù)n;cout 返回n;coutkind; if(kind=1) /分?jǐn)?shù)之間計(jì)算 coutf1;coutf2;coutfuhao;f1.simplify(); /分?jǐn)?shù)約分f2.simplif

27、y();switch(fuhao) /進(jìn)入計(jì)算case +:coutnsum=f1+f2endl;break;case -:coutnsum=f1-f2endl;break;case *:coutnsum=f1*f2endl;break;case /:coutnsum=f1/f2endl;break; else if(kind=2) /分?jǐn)?shù)與整數(shù)之間運(yùn)算coutf1;coutf3;coutfuhao;f1.simplify();switch(fuhao) /進(jìn)入計(jì)算case +:coutnsum=f1+f3endl;break;case -:coutnsum=f1-f3endl;break;c

28、ase *:coutnsum=f1*f3endl;break;case /:coutnsum=f1/f3endl;break;/case :coutnsum= f1 f3 endl;break;else if(kind=3)main(); /返回else cout輸入錯(cuò)誤！請(qǐng)重新選擇：n;goto choose;getch();coutendl;coutyn;if(yn=y|yn=y)simple(); else main(); /返回菜單 /- void test() /測(cè)試函數(shù)charyn;fraction f1; fraction f2; /定義兩個(gè)分?jǐn)?shù)f1,f2 / clrscr();

29、 /利用重載輸入f1,f2cout f1;cout f2;f1.simplify();f2.simplify();cout對(duì)兩分?jǐn)?shù)進(jìn)行+,-,*,/運(yùn)算n; fraction sum = f1 + f2; fraction diff = f1 - f2;fraction prod = f1 * f2;fractionquot;if(f2 != 0)quot = f1 / f2;cout f1 + f2 = sum n;cout f1 - f2 = diff n;cout f1 * f2 = prod n;cout f1 / f2 = ;if(f2 != 0)coutquot n;elsecou

30、t 無意義！nn;cout boolean operator tests (1 = true, 0 = false)n;cout f1 = f2 : (f1 = f2) n;cout f1 != f2 : (f1 != f2) n;cout f1 = f2 : = f2) n;cout f1 = f2 : (f1 = f2) n;cout f1 f2 : f2) n;cout f1 f2 : (f1 f2) nn;cout分?jǐn)?shù)測(cè)試完畢！n;getch(); /return 0;coutendl;coutyn;if(yn=y|yn=y)test();else main(); /- void co

31、mplex() /混合運(yùn)算函數(shù)fraction f1;fraction f2;fraction sum;char op1,op,yn; /sum.fraction();f2.fraction(); op1= ;coutf1op;while(op!=#) cinf2;switch(op) case +:case -:switch(op1) case :sum=f1;break;case +:sum=sum+f1;break;case -:sum=sum-f1;break; op1=op;f1=f2;break;case *:f1=f1*f2;break;case /:if(f2!=0)f1=f1

32、/f2;break; elsecout除數(shù)為零！n;goto end;default:coutop; switch(op1)case :sum=f1;break;case +:sum=sum+f1;break;case -:sum=sum-f1;break; cout=sumn;end:;coutendl;coutyn;if(yn=y|yn=y) complex();elsegetch();main(); 6.程序測(cè)試：調(diào)試部分：（1）：剛開始編寫gcd（）函數(shù)時(shí)，未保存最大公約數(shù)的值，導(dǎo)致分?jǐn)?shù)的化簡結(jié)果錯(cuò)誤，后來保存了最大公約數(shù)的值以后成功解決；（2）：重載輸入輸出流時(shí)未加引用，導(dǎo)致輸入輸出

33、結(jié)果錯(cuò)誤，加了引用以后成功解決；（3）：剛開始包含的頭文件是#include，using namespace std；導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤，改成#include，并去掉using namespace std后成功解決；測(cè)試部分：（分別測(cè)試該計(jì)算器每一部分的功能） (1):簡單計(jì)算：(以2/3*4/5為例) 進(jìn)入界面；(圖見下頁)；選擇簡單計(jì)算，并選擇分?jǐn)?shù)與分?jǐn)?shù)的計(jì)算，輸入2/3與4/5；輸入運(yùn)算符*，然后求得結(jié)果8/15；并詢問是否繼續(xù)運(yùn)算；（2）:分?jǐn)?shù)測(cè)試：（以2/3和4/5為例）：進(jìn)入界面選擇分?jǐn)?shù)測(cè)試，并輸入測(cè)試分?jǐn)?shù)；測(cè)試完畢并輸出結(jié)果；（0為假，1為真）；并詢問是否繼續(xù)；（3）：分?jǐn)?shù)混合運(yùn)算：這里以1/2+2/3*3/4-4/5/4/5為例，包含了加減乘除四則運(yùn)算，（圖見下頁）； 進(jìn)入界面選擇分?jǐn)?shù)混合運(yùn)算，輸入上式以#結(jié)束回車即可輸出正確答案0；并會(huì)詢問是否繼續(xù)；7.程序使用說明：當(dāng)用戶運(yùn)行程序過后，首先要在界面中選擇需要進(jìn)行的運(yùn)算，共有三項(xiàng)選擇：（1）：簡單計(jì)算；（2）：分?jǐn)?shù)測(cè)試；（3）：分