C課程設計——計算器

1、 面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言 -課程設計 題 目 計算器設計 院 系 航空宇航學院 專 業(yè) 飛行器設計與工程 學生姓名 張權 學 號 011110320 指導教師 張德平 二零一二 年 六 月 九 日計算器設計（一）、目的與要求： 1、目的： 通過開發(fā)計算器程序，進一步熟悉C+中類和對象的定義與使用，掌握程序控制的方法，掌握C+程序設計的基本知識。2、基本要求： （1）設計計算器程序，可對實數(shù)操作； （2）可對多個基數(shù)操作的四則運算； （3）增加函數(shù)如：正弦、余弦、正切、對數(shù)、平方和平方根、完成四則混合運算，注意考慮優(yōu)先級，對應增加主菜單選項； （4）根據(jù)程序的提示，可以進行正弦運算進行余弦運算、正

2、切運算、對數(shù)運算、求平方運算、混合運算、華氏溫度轉化為攝氏溫度的運算、攝氏溫度轉化為華氏溫度的運算、求平方根運算。使四則運算能夠具有測試功能，即計算機能夠自動出題，并要求用戶計算，同時計算機判斷用戶的對錯并打分，要求十題為一個單元，加減運算時最高為兩位數(shù)的運算，乘法為兩位數(shù)乘以一位數(shù)，除法是兩位數(shù)或者三位數(shù)除以一位數(shù)，要求沒有余數(shù)。 （二）、設計方法和基本原理： 1、問題描述（功能要求）： 實數(shù)間的計算很復雜，它包括：相加、相減、相乘、相除、求三角函數(shù)、求對數(shù)、四則混合運算等。試設計計算器，使之能提供以下功能：1)可以連續(xù)輸入運算，對于輸入的表達式能夠按算符優(yōu)先級進行處理。如：輸入4+5*3時

3、，應該輸出60，而不是27。2)可以處理包含括號的表達式。如： 輸入2*（3+2）時，應該輸出10，而不是8。3)可以計算三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、平方根以及平方。4)能夠?qū)崿F(xiàn)華氏溫度與攝氏溫度之間的轉換。5)四則運算能夠具有測試功能，即計算機能夠自動出題，并要求用戶計算，同時計算機判斷用戶的對錯并打分。 6)系統(tǒng)以菜單方式工作。（所謂菜單指用戶可以自由選擇所要執(zhí)行的功能）7)當使用者輸入錯誤時要有錯誤提示。2、問題的解決方案： 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，可以將問題解決分為以下步驟： （1）應用系統(tǒng)分析，建立該系統(tǒng)的功能模塊框圖以及界面的組織和設計；（2）分析系統(tǒng)中的各個實體及它們之間的關系包括屬性和行為；

4、 （3）根據(jù)問題描述，設計系統(tǒng)的類層次； （4）完成類層次中各個類的描述（包括屬性和方法）； （5）完成類中各個成員函數(shù)的定義； （6）完成系統(tǒng)的應用模塊； （7）功能調(diào)試； （8）完成系統(tǒng)總結報告。目 錄1.系統(tǒng)需求分析12.總體設計13.詳細設計24.系統(tǒng)調(diào)試65.結果分析錯誤！未定義書簽。6.總結錯誤！未定義書簽。附錄：源程序清單1. 系統(tǒng)需求分析 實數(shù)間的計算很復雜，它包括：相加、相減、相乘、相除、求三角函數(shù)、求對數(shù)、四則混合運算等。試設計計算器，使之能提供以下功能：1)可以連續(xù)輸入運算，對于輸入的表達式能夠按算符優(yōu)先級進行處理。如：輸入4+5*3時，應該輸出60，而不是27。2)可以

5、處理包含括號的表達式。如： 輸入2*（3+2）時，應該輸出10，而不是8。3)可以計算三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、平方根以及平方。4)能夠?qū)崿F(xiàn)華氏溫度與攝氏溫度之間的轉換。5)四則運算能夠具有測試功能，即計算機能夠自動出題，并要求用戶計算，同時計算機判斷用戶的對錯并打分。 6)系統(tǒng)以菜單方式工作。（所謂菜單指用戶可以自由選擇所要執(zhí)行的功能）7)當使用者輸入錯誤時要有錯誤提示。學生可以通過以上功能計算實數(shù)間的加、減、乘、除、求三角函數(shù)、求平方、求平方根、求對數(shù)以及實現(xiàn)華氏溫度和攝氏溫度間的轉換，除了要實現(xiàn)上述的基本功能之外，本系統(tǒng)還應該在細節(jié)上下工夫，使用戶使用方便，在使用的過程中保持一個愉快的心情。計

6、算器系統(tǒng)有廣大的用戶群，這其中有老師、學生、有公司辦公人員，也可以供給一般用戶使用?？傊?，該系統(tǒng)可以滿足用戶需求，實現(xiàn)對實數(shù)的計算。 2. 總體設計計算器系統(tǒng)包含六個大的功能，分別是：四則混合運算、三角函數(shù)運算、對數(shù)運算、平方和平方根運算、攝氏溫度和華氏溫度的轉換、測試功能。在上述六大功能中最難的是四則混合運算的實現(xiàn)，特別是優(yōu)先級的判斷，不但有加減乘除之間的優(yōu)先級判斷，而且還有括號夾雜其中，使得實現(xiàn)起來非常困難。于是，我考慮用棧和二叉樹來實現(xiàn)。系統(tǒng)彈出主菜單來提示用戶輸入其想要實現(xiàn)的運算類型，然后根據(jù)用戶所選的類型來調(diào)用相關的函數(shù)計算并返回結果。當系統(tǒng)完成運算后，會再次跳出主菜單讓用戶選擇，用

7、戶可以選擇推出或者繼續(xù)。當用戶輸入出錯時，系統(tǒng)會提示用戶?？傊脩艨梢苑奖愕脑谙到y(tǒng)提示下進行使用。本系統(tǒng)還具有測試功能，系統(tǒng)出題，用戶輸入答案，系統(tǒng)會判斷對錯并給出用戶的得分。計算器系統(tǒng)中功能模塊圖：計算器測試功能華氏溫度與攝氏溫的轉換三角函數(shù)運算對數(shù)運算平方和平方根運算四則混合運算3. 詳細設計系統(tǒng)通過主菜單提示用戶選擇相應的功能。該計算器的功能主要為下列6個：（1）.四則混合運算模塊用戶選擇功能，輸入要進行的多項式（不能輸入空格符），實現(xiàn)實數(shù)的四則混合運算。開始輸入多項式混合運算流程圖：處理函數(shù)Mixed()結果顯示結束 （2）.三角函數(shù)模塊用戶選擇功能，輸入實數(shù)，實現(xiàn)求三角函數(shù)的功能。

8、三角函數(shù)運算流程圖開始選擇功能 余弦函數(shù)ccos()正切函數(shù)ctan()正弦函數(shù)csin()顯示結果結束（3）.對數(shù)模塊用戶選擇功能，輸入實數(shù)，實現(xiàn)對數(shù)的求解。對數(shù)函數(shù)流程圖結果顯示處理函數(shù)clog()輸入實數(shù)開始結束（4）.平方和平方根模塊用戶選擇功能，輸入實數(shù)，實現(xiàn)平方和平方根運算。選擇功能開始平方函數(shù)csqure()平方根函數(shù)squreroot()平方和平方根函數(shù)流程圖結束結果顯示結束（5）.華氏溫度與攝氏溫度的轉換模塊華氏溫度轉換為攝氏溫度fatoce()結束結果顯示攝氏溫度轉化為華氏溫度cetofa()選擇功能開始（6）.測試模塊系統(tǒng)出題，用戶輸入答案，系統(tǒng)會判斷對錯并給出用戶的得分

9、。結果顯示用戶給出答案系統(tǒng)出題開始結束4.系統(tǒng)調(diào)試程序編寫完成后，我進行了程序調(diào)試。調(diào)試過程中，出現(xiàn)了以下問題：（1）.當我第一次運行程序時，出現(xiàn)了很多錯誤，大部分是定義的函數(shù)名與引用時不同，這是由于粗心引起的。還好，這個程序也就300多行代碼，找起來不是很困難，但是如果是上萬行的代碼，那就要花很多時間。以后在編程時，我要細心些，不能把時間浪費在這種低級錯誤上。（2）.在調(diào)試除法運算時，我發(fā)現(xiàn)自己沒有考慮除數(shù)為零的情況，一旦輸入的除數(shù)為零，系統(tǒng)就無法運行了。我回到除法運算的函數(shù)中，加入判斷除數(shù)是否為零以及為零時的處理的代碼，問題就解決了。在對數(shù)運算、求平方根運算中都有類似情況。（3）.當我選擇

10、運算的種類并輸入要計算的實數(shù)后，系統(tǒng)輸出答案，但馬上屏幕又恢復到主菜單選項，根本來不及看清答案。 我到程序中去尋找錯誤，發(fā)現(xiàn)每一次用戶輸入后我都有寫一個cin.ignore( )，于是我想會不會是這個出的問題。我刪了一個進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)沒有錯誤，可以運行。但是，運行起來和以前還是一樣。于是，我回到代碼中繼續(xù)尋找，發(fā)現(xiàn)在menu函數(shù)中我用了一個清屏的代碼，把它刪掉后繼續(xù)調(diào)試，這次，運行起來后不再出現(xiàn)問題了，我進行的所有操作都保留下來了，沒有被刪除。原來，每次調(diào)用menu函數(shù)時，都會執(zhí)行一次清屏，用戶上次的運算結果會被刪除并顯示新的菜單。（4）.在選擇菜單項時，會出現(xiàn)問題，例如：輸入1，選擇正弦函數(shù)

11、操作，但是輸入12，卻變成了選擇正弦函數(shù)操作并且對2進行正弦計算，經(jīng)過考慮并且嘗試我發(fā)現(xiàn)只要將選擇輸入由字符型改成整形就可以了。5. 結果分析這次的課設，雖然老師早早的就把題目給我了，但我因為書本還沒看完，就遲遲沒有動手去做。從開始準備做這個題到完成也就是幾天的事，所以很多地方寫的不好，甚至有些地方還不是很懂。在多次調(diào)試后，有些錯誤依然存在，而且我想不出辦法解決，實在是慚愧。現(xiàn)在，在這里也只能說說它的不足之處了。首先是類的問題，整個程序中，我只用了一個類，幾乎所有的函數(shù)都是這個類的成員，讓人感覺很臃腫，我也試圖去優(yōu)化它，但最終也沒能想出辦法來。容易在基礎的東西上出錯，經(jīng)常忘記寫“；”，或者同一

12、個函數(shù)不同地方調(diào)用時會打錯名字，這些都是不應該的，必須改掉。函數(shù)參數(shù)設定不夠完美，整個程序中對指針的運用比較少。對于指針的巧妙運用把握得不夠。一開始挺順利，但在如何實現(xiàn)四則混合運算時，我茫然了。我苦想一整天都沒能想出如何去做。于是，我去百度了一下，還好，讓我找到了?？墒?，問題又來了，在實現(xiàn)四則混合運算時運用了棧和二叉樹的知識，這讓我很頭疼，這兩樣東西我壓根不懂。跑到圖書館借了相關的書看，還是不能完全理解，只能湊合著用了。在錯誤提示方面我還是很不足，經(jīng)常忘記，都是調(diào)試出現(xiàn)問題了才會想到。6.總結通過課程設計，我感覺到平時學的時候?qū)系某绦蚴强炊?，可是真正運用這些知識的時候還是有點力不從心，不

13、能很好的了解并運用到自己的程序之中。通過這次的課程設計我明白了學習程序設計語言必須要勤做實驗，通過實驗總結經(jīng)驗。平時遇到的一些小問題一定要重視，越是基礎的知識越要理解透徹。比如指針與數(shù)組方面的知識，一旦沒有弄清楚，在設計程序時就會吃虧。這次的課程設計中，我遇到了很多的問題，有的通過思考或查看書本解決了，有的還留在腦子里，只有通過孜孜不倦的求索我們才會有進步，不懂得思考就不能真正的掌握一門知識。像我做這個程序的時候，就感覺自己對棧的知識還很欠缺，有的地方不是很明白，多虧了上網(wǎng)查找的這方面知識和一些源程序才幫助我完成了這個程序的設計。可是一直到現(xiàn)在，對于混合運算中用到的棧和二叉樹我只是有些理解，真

14、正運用還不行。之前我學的書上沒有這些內(nèi)容，雖然我去圖書館看了有關這些內(nèi)容的書，但畢竟能力有限，短時間內(nèi)無法理解的那么好，運用起來就更加捉襟見肘了。今后，我還是會去看這方面的書的，把沒弄懂的東西弄懂。最后，還有一點不得不說，這個程序中，我只定義了一個類，所有的函數(shù)都包含在里面，感覺很臃腫，想要優(yōu)化，可最終也沒能想出辦法，真是一大遺憾。附錄：源程序清單 #include <iostream>#include <ctime>/用以產(chǎn)生隨機數(shù)#include <cstdlib>/定義雜項函數(shù)及內(nèi)存分配函數(shù)#include <cmath>/包含數(shù)學函數(shù)#i

15、nclude <iomanip>using namespace std;#define MAX 100#define MIN 10double number1,number2,answer;int input;class count public:double cadd(double number1,double number2);/定義加法運算double csub(double number1,double number2);/定義減法運算double cdiv(double number1,double number2);/定義除法運算double cmult(double

16、number1,double number2);/定義乘法運算void csqure();/定義平方函數(shù)void squreroot();/定義求平方根運算void ccos();/定義余弦函數(shù)void ctan();/定義正切函數(shù)void csin();/定義正弦函數(shù)void clog();/定義對數(shù)函數(shù)void fatoce();/定義華氏溫度轉化為攝氏溫度void cetofa();/定義攝氏溫度轉化為華氏溫度/定義混合運算函數(shù)void mixed(); void calcu();double calculate(char *f);void cexit();/定義退出函數(shù)void men

17、u();/定義主菜單函數(shù)void badinput();/定義出錯提示函數(shù) void test();/定義測試函數(shù) ;double count:cadd(double number1,double number2)/加法運算answer=number1+number2;return(answer);double count:csub(double number1,double number2)/減法運算answer = number1-number2;return(answer);double count:cdiv(double number1,double number2)/除法運算if(n

18、umber2=0)/排除除數(shù)為零的情況cout<<"除數(shù)不可為0！n"exit(0);elseanswer = number1/number2;return(answer);double count:cmult(double number1,double number2)/乘法運算answer = number1*number2;return(answer);void count:csqure()/求平方的函數(shù)cout<<"求平方n"cout<<"請輸入一個數(shù):"cin>>number1

19、;answer=(number1*number1);cout<<number1<<"的平方是"<<answer<<endl;cin.ignore();menu();void count:squreroot()/求平方根的函數(shù)cout << "求平方根n"cout << "請輸入一個非負數(shù): "cin >> number1;if(number1<0)/排除負數(shù)開平方根cout<<"輸入錯誤！不可為負數(shù)！n"cin.i

20、gnore();menu();elseanswer = sqrt(number1);cout<< number1 << "的平方根是" << answer << endl;cin.ignore();menu();void count:csin()/正弦函數(shù)cout<<"求正弦n"cout<<"請輸入一個數(shù):"cin>>number1;answer=sin(number1);cout<<number1<<"的正弦是&qu

21、ot;<<answer<<endl;cin.ignore();menu();void count:ccos()/余弦函數(shù)cout<<"求余弦n"cout<<"請輸入一個數(shù):"cin>>number1;answer=cos(number1);cout<<number1<<"的余弦是"<<answer<<endl;cin.ignore();menu();void count:ctan()/正切函數(shù)cout<<"

22、求正切n"cout<<"請輸入一個數(shù):"cin>>number1;answer=tan(number1);cout<<number1<<"的正切是"<<answer<<endl;cin.ignore();menu();void count:clog()/對數(shù)函數(shù)cout<<"求對數(shù)n"cout<<"請輸入一個正數(shù):"cin>>number1;if(number1<=0)cout<<

23、"輸入錯誤！不可為負數(shù)！n"cin.ignore();menu();elseanswer=log(number1);cout<<number1<<"的對數(shù)是"<<answer<<endl;cin.ignore();menu();void count:fatoce()/華氏溫度轉化為攝氏溫度cout << "將華氏溫度轉化為攝氏溫度n"cout << "請輸入一個華氏溫度: "cin >> number1;answer =(numbe

24、r1 - 32) * 5) / 9;cout << "它的攝氏溫度是" << answer << endl;cin.ignore();menu();void count:cetofa()/攝氏溫度轉化為華氏溫度cout << "將攝氏溫度轉化為華氏溫度n"cout << "請輸入一個攝氏溫度: "cin >> number1;answer =number1 * 9 / 5 + 32;cout << "它的華氏溫度是" <<

25、; answer << endl;cin.ignore();menu();const int a=30;double s1a+1;/操作數(shù)棧char s2a+1;/運算符棧int t1,t2;void count:calcu()/一次計算double x1,x2,x;char p; p=s2t2-;/彈出一個運算符 x2=s1t1-;/彈出兩個操作數(shù) x1=s1t1-; switch (p)/進行一次運算 case '+':x=cadd(x1,x2);break;case '-':x=csub(x1,x2);break;case '*'

26、;:x=cmult(x1,x2);break;case '/':x=cdiv(x1,x2);break;s1+t1=x;/結果壓入操作數(shù)棧double count:calculate(char *f)double x;char *p=f;t1=t2=0; /設置空棧while (*p!='0')switch(*p) case '+': case '-':while (t2&&(s2t2!='(') /執(zhí)行先遇到的加、減、乘、除運算 calcu(); /當前運算符進棧 s2+t2=*p; /讀下一個字

27、符 p+; break; case '*': case '/': if (t2&&(s2t2='*')|(s2t2='/') /執(zhí)行先遇到的乘、除運算 calcu(); /當前運算符進棧 s2+t2=*p; /讀下一個字符 p+;break;case '(':/左括號進棧s2+t2=*p;/讀下一個字符p+;break;case ')':while (s2t2!='(')/執(zhí)行括號內(nèi)的加、減、乘、除運算calcu();/彈出左括號t2-;/讀下一個字符p+;break

28、;default:/把字符串轉換成整數(shù)值x=0;do x=10*x+*p-'0'p+; while(*p>='0')&&(*p<='9');/操作數(shù)進棧s1+t1=x;/執(zhí)行先遇到的加、減、乘、除運算while (t2) calcu();/返回結果return s1t1;void count:mixed()/混合運算函數(shù)cout<<"混合運算函數(shù)，請輸入要計算的表達式：n"char b100;cin>>b;cout<<calculate(b)<<end

29、l;cout<<flush;/刷新緩沖區(qū)cin.ignore();menu();void count:cexit()/退出函數(shù)exit(0);void count:badinput()/出錯提示函數(shù)cout << "輸入錯誤！n"cin.ignore();menu();void count:test()/測試函數(shù)cout<<"進行測試n"int s,sum=0;float x;for(int i=1;i<=10;i+)s=rand()%4+1;/隨機給出題目的+或-或*或/srand ( time (NULL)

30、);switch(s)case 1:number1=rand()%MAX;number2=rand()%MAX;cout<<number1<<'+'<<number2<<'='answer=cadd(number1,number2); break;case 2:number1=rand()%MAX;number2=rand()%MAX;cout<<number1<<'-'<<number2<<'='answer=csub(number1

31、,number2);break;case 3:number1=rand()%MAX;number2=rand()%MIN+1;cout<<number1<<'/'<<number2<<'='answer=cdiv(number1,number2);break;case 4:number1=rand()%MAX;number2=rand()%MIN;cout<<number1<<'*'<<number2<<'='answer=cmult(number1,number2);break;cout<<"n請寫出答案：n"cin>>x;if(answer=x)cout<<"正確，得十分！繼續(xù)加油！n"sum+=10;elsecout<<"錯誤，再來一次？n"cout<<"測試結果：答對"<<sum/