面向对象程序设计实验报告04.docx
《面向对象程序设计实验报告04.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《面向对象程序设计实验报告04.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
面向对象程序设计实验报告04
课程实验报告
课程名称：
面向对象程序设计
实验名称：
面向对象的整型队列编程
院系：
计算机科学与技术
专业班级：
CS1305
学号：
U201314933
姓名：
严铭
指导教师：
马光志
2015年12月30日
1、需求分析
1.题目要求
整型队列是一种先进后出的存储结构，对其进行的操作通常包括判断队列是否为空、向队列顶添加一个整型元素、出队列等。
整型队列类型及其操作函数采用面向对象的C++语言定义，请将完成上述操作的所有函数采用C++编程，然后写一个main函数对队列的所有操作函数进行测试。
classQUEUE{
int*constelems;//申请内存用于存放队列的元素
constintmax;//队列能存放的最大元素个数
inthead,tail;//队列头和尾，队列空时head=tail;初始时head=tail=0
public:
QUEUE（intm）;//初始化队列：
最多m个元素
QUEUE（constQUEUE&s）;//用队列s拷贝初始化队列
virtualoperatorint（）const;//返回队列的实际元素个数
virtualQUEUE&operator<<（inte）;//将e入队列,并返回队列
virtualQUEUE&operator>>（int&e）;//出队列到e,并返回队列
virtualQUEUE&operator=（constQUEUE&s）;//赋s给队列,并返回被赋值的队列
virtualvoidprint（）const;//打印队列
virtual~QUEUE（）;//销毁队列
};
2.需求分析
这里主要完成队列的8个功能，和之前的实验只有一点出入，首先是队列的初始化，然后是对初始化后的队列赋值，然后求队列的实际长度，这里不需要求队列的最大长度，其实和之前赋值的一样，设队列的最大长度是MAXSIZE40，入队和出队与之前栈的出栈入栈相反，这里是先进先出，使用头尾两个变量成员来完成，然后是对已经赋值过的队列再进行赋值，这里重新赋完值的队列会覆盖之前的元素。
然后是队列的销毁，即析构函数。
2、系统设计
1.概要设计
这里要完成的是队列的基本操作，用到了C++中的虚函数，但是和上次试验一样，没有太大的作用。
如上图所示，要求完成8大基本功能，除了队列的初始化，还有赋值初始化，在主函数中没有写出来，因为我觉得第6个功能可以包括这一项，对初始化的队列进行赋值。
在入队和出队功能设计上队列是先进先出和栈的先进后出刚好相反，这里需要设置两个指针，分别表示头指针和尾指针，基本所有操作靠这两个指针的变化完成，所有这两个指针很重要，首先还是初始化，这个和栈的初始化没有什么不同，用关键字new进行空间分配，设队列最多m个元素，在函数体外完成elems（newint[m]）,max（elems==NULL?
0:
m），然后在函数体写头指针等于尾指针等于0，此时为空队列。
然后赋值初始化，因为此时队列为空，没有元素，所以直接将s的元素拷贝到初始化队列中。
然后求队列实际元素，使用头尾指针的关系式得出。
入队和入栈没有太大区别，只是此时位置要用尾指针取长度的余数，否则赋值可能超出范围，elems[tail%MAXSIZE]=e;因为尾指针可以移动，最后将尾指针加1即可。
出队和入队同理，由于是先进先出，所以直接是头指针出队，e=elems[head%MAXSIZE];然后对队列赋值，将队列s赋给队列，若有之前入队列的值，这些值将被覆盖。
打印队列同样使用一个循环，输出队列的每一个元素，只是此时要注意队列的实际长度，而且第一个元素不一定是从0开始，因为head是移动的，而头指针可能在尾指针的后面，所以需要进行取模，和入队出队一样，那么循环元素从j=（head+i）%MAXSIZE开始，i的值从0开始增加（tail-head+MAXSIZE）%MAXSIZE;这是队列的实际长度的求法，最后将所有的元素打印出来即可。
销毁队列即析构队列，之前使用new关键字，这里使用delete进行销毁。
2.详细设计
和之前栈的操作一样，这里给出一个例子直观的看到队列的特点先进先出：
队列还有一个重要的特点是如何判断队空和队满，这里给出一种方法，其实海投别的方法，比如设一个标志位，但这里这样使用最简单：
给出图如下：
解决了这三个最重要的问题，队列的操作基本也解决了，队列的实际长度可用（tail-head+MAXSIZE）%MAXSIZE来表示，这样也不怕得出负数的值，加上队列的最大长度最后取模的余数就可以得到实际长度了，和之前判断队满有异曲同工之妙。
后面的操作就比较简单了，首先还是初始化队列，设队列最大长度为m，而m的长度定义为MAXSIZE，函数体里面直接让队是空的，头等于尾0.然后是赋值初始化，和之前的栈一样，对空队列赋值
QUEUE:
:
QUEUE（constQUEUE&s）:
elems（newint[s.max]）,max（s.max）//用队列s拷贝初始化队列
{
head=s.head;
tail=s.tail;
}
现在函数体外对元素分配一定的空间，使用关键字new，然后规定最大长度为m，在函数体连直接将s的头指针和尾指针赋给初始化的队列。
求队列的实际长度，上面已经说明，最后直接返回这个表达式即可。
入队和入栈差不多，先判断队是否已经满了，满了之后对队列追加空间，然后再入队
int*newbase;
if（（tail+1）%MAXSIZE==head）
{
cout<<"此队列已满！
"<newbase=（int*）realloc（elems,（max+MAXSIZE）*sizeof（int））;
if（!
newbase）
exit
（1）;
*（（int**）&elems）=newbase;
*（（int*）&max）+=MAXSIZE;
}
elems[tail%MAXSIZE]=e;
tail=tail+1;
return*this;
注意判断队满的条件，然后尾指针加1.
出队即将头指针元素出队，然后将尾指针向后移动一位。
注意之前要判断队列是否为空，
if（head==tail）
{
cout<<"此队列为空"<}
else
{
e=elems[head%MAXSIZE];
head=head+1;
cout<<"出队列的元素是：
"<}
return*this;
然后是对队列再次进行赋值，将队列s的元素赋给之前的队列，先判断之前队列是否为空，不为空直接将此队列分配的空间删除，然后将s的成员与大小赋给队列，使用一个循环，将s的所有元素也赋给队列。
if（elems!
=NULL）
{
delete[]elems;
}
*（（int**）&elems）=newint[s.max];
*（（int*）&max）=s.max;
head=s.head;
tail=s.tail;
for（inti=0;i{
elems[i]=s.elems[i];
}
return*this;
打印队列同样使用一个循环，输出队列的每一个元素，只是此时要注意队列的实际长度，而且第一个元素不一定是从0开始，因为head是移动的，而头指针可能在尾指针的后面，所以需要进行取模，和入队出队一样，那么循环元素从j=（head+i）%MAXSIZE开始，i的值从0开始增加（tail-head+MAXSIZE）%MAXSIZE;这是队列的实际长度的求法，最后将所有的元素打印出来即可。
intj;
if（elems==NULL||head==tail）
{
cout<<"该队列为空"<}
else
{
intk=（tail-head+MAXSIZE）%MAXSIZE;
for（inti=0;i{
j=（head+i）%MAXSIZE;
cout<<"data"<<"["<}
}
最后销毁队列即使用析构函数，使用关键字delete将所有元素删除，销毁分配的空间。
3、软件开发
使用的codeblocks10.05进行开发，在普通的PC机上都可完成，调试工具使用codeblocks上自带的Debug进行调试，可以看到元素的值和指针的地址，错误也可显示。
4、软件测试
首先是主界面，同样使用文本界面，用switch语句选择控制实现的功能，截图如下：
图4-1
这里入队同样是一个个的入，首先入一个元素4，截图如下：
图4-2
然后将刚入队的4进行出队，已经检测过，多个元素也是先进先出。
截图如下：
图4-3
这里可观察刚刚4的确已经入队了，这里出队也没错误，多个元素满足先进先出。
由于之前出队后队列为空了，这里使用功能6先对空的队列进行赋值，然后输出队列的长度，对比得出结论，功能可以正常实现。
图4-4
然后将这些入队的元素打印出来，截图如下：
图4-5
如上图所示，得出的元素正确打印。
要实现第6个功能，其实上面已经是吸纳过，这里再演示一遍，先将队列销毁，然后再进行初始化，执行功能6，对队列进行赋值，然后将这些元素打印出来，截图如下：
图4-6
最后将队列摧毁，队列长度变为0，截图如下：
图4-7
5、特点与不足
1.技术特点
这里使用了虚函数，但作用并不大，因为没有要实现动态多态性的功能，所以整体实验和之前的差不多，算法实现有些区别而已，做的比较好的是分配空间那块，可以一直进行分配，还有判断队满也比较巧妙，没有借助第三个变量，直接取模完成。
然后入队和出队也比较简洁，在完成入队操作同时也进行了变量加1的操作，整体功能都实现了，使用的语言也较为简洁明了。
2.不足和改进的建议
不足之处和之前的差不多，析构函数没有使用好，然后赋值操作也比较粗暴简单，直接将原有的值进行销毁，这样速度可能就有些慢，但实现却容易多了，所以也不完全算是缺点。
6、过程和体会
1.遇到的主要问题和解决方法
对判断队空和队满那里有一些迷糊，然后是求队列的实际长度没有考虑到会出现负数的情况。
打印队列的时候也除了一点错，没有想到不能从0开始打印，应该从head开始，还要考虑head在tail后面的情况，所以还是要取模计算，最后解决这些一部分是问了同学，还有一部分是翻看之前的数据结构课件解决的。
还有比较好的方法是使用debug来调试程序，设置断点查看执行到哪一步出错，不过这里我已经知道错误地方，只要找到解决方案即可。
2.课程设计的体会
主要是对之前一个数据结构的算法的回顾，之前学习的有许多都忘记了，现在重新回顾一遍记起来的速度其实还比较快，学习其实就死一个遗忘，记忆，遗忘再记忆的过程。
现在写这些层序还比较上手，不过C++语言有些用的还是不太上手，比如初始化和函数的析构，这部分比较陌生，主要是使用的次数很少，还是得多实践才能熟悉这些知识点。
7、源码和说明
1.文件清单及其功能说明
按照老师的要求，这里也要进行封装，封装成头文件在主程序里直接编写对应的函数功能。
#ifndefQUEUE1_H_INCL
升级会员 