c++课程设计分数计算器.docx

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c++课程设计分数计算器

C++课程设计报告

题目：

分数计算器

年级：

专业：

通信工程

姓名：

指导老师：

难度B级

教师评语：

1.程序功能介绍

分数计算器及测试程序，具有对输入的运算进行“+，-，*，/,^”的功能

2.程序设计要求

（1）完成计算器程序，对main函数的结构进行改进，要求有详细的菜单选项界面，用户不选择退出就可以反复运算。

（2）完善程序，改为多操作数基本四则运算，遇#停止。

（3）增加函数，完成四则混合运算，注意算法要考虑运算符的优先级，对应增加主菜单选项。

（4）增加语句使四则运算具有测试功能，即计算机能够自动出题，并要求用户计算，同时计算机判断用户计算的对错并打分，要求十题一个单元，每题一个运算符，参与运算的分子分母均为一位数，运算符包括加，减，乘，除及大于小于等逻辑运算符。

3.基本数据结构

含有整型变量，字符变量，实型变量，还定义了一个分数类；

除此之外还有以下函数：

1。

分数转换为小数；2。

分数转换为带分数；3。

实现简单计算的函数；4。

混合运算函数；5。

随机测试题函数；6。

清屏函数。

此外还多处运用了运算符的重载

4.程序运行结果界面

1.初始界面

2.功能1

3.功能2

4.功能3

5.功能4

6.功能5

5.课程设计遇到的技术问题与解决思路

问题1:

分数的表示

解决办法:

建立函数，分别置分母，分子，同时构造约分函数

问题2:

真分数的表示

解决办法:

构造函数，置整数部分和分数部分

书本提供的源代码虽然较为完备，但也存在一些错误。

问题3：

乘方的函数功能实现，书本提供的原有的类中重载的“^”运算符无法实现乘方运算

解决办法：

考虑到“^”运算符作为位运算符，不能按照双目运算符的重载格式进行重载，故，将用于代码内部的“^”运算符改为“%”双目运算符进行重载，进行重载运算，但对外输入输出，仍使用作为字符常量的^，解决了源代码中，分数运算乘方无法实现的问题。

fractionoperator%（constfraction&base,intexp）//^运算符并非双目运算符

//不可按照双目运算的方法重载，故修改为%，进行内部操作

{

fractionreturnValue;

returnValue.setnum（pow（base.numerator（）,exp））;

returnValue.setden（pow（base.denominator（）,exp））;

returnValue.simplify（）;

returnreturnValue;

}

问题4：

输出运算符<<重载不完善，因为对于函数参数分数首先进行了取绝对值运算，从而导致对于输出负分数的时候，无法正确输出。

解决办法：

重新对重载函数进行改写，先判断原参数分数的正负，若为负，则先输出“-”后，再取绝对值，进行分子分母的分别输出操作。

而且原代码中对于分数正负的判断极为繁琐，故直接调用已经重载过的“>”进行判断。

ostream&operator<<（ostream&os,constfraction&f）

{

if（f.decimal（）<0）//Thisextremelycomplexandseemingly

os<<"-";//uselessifstatementteststoseeif

//fractionfisnegative.现已修改

fractiontemp=f.absval（）;

intnumer=f.numerator（）;

intdenom=f.denominator（）;

if（temp.numerator（）==0||temp.denominator（）==1）

os<

else

os<

returnos;

}

问题5:

考虑到人性化的操作，实现用户不选择退出，就可以实现持续的操作，故设计了一系列的多级菜单，从而实现用户结束一个操作之后，可以选择继续本操作。

如果不继续操作，则可以选择回到上一个菜单，或者回到主菜单，或者直接退出。

但是为了实现这一系列的选择操作，可是费了一番功夫。

解决办法：

（1）首先对于是否继续的选择操作，定义的字符型变量ch,为了防止变量名重复，主菜单对应的每一个操作，在ch后都设置了不同的数字，与主菜单后的每个操作前数字一致。

利用if语句进行判断。

如果，用户选择不继续本次操作，那么就输出另一个选择菜单，选择是返回上一级的菜单还是直接退出程序，并且具备了一定的异常处理功能，如果输入错误的指令，则会显示出来，要求用户重新输入代码，为了大大简化程序，此功能利用goto语句实现。

loop1:

if（ch1=='N'||ch1=='n'）

{

cout<<"1.返回主菜单；2，直接退出程序\n";

charch11;

cin>>ch11;

switch（ch11）

{

case'1':

main（）;

case'2':

exit（0）;

default:

{cout<<"输入指令不正确，请重新输入！

\n";gotoloop1;}

}

}

（2）关于实现在函数执行过程中返回主函数，可谓大费周章了，首先通过查资料得知，在main（）内部返回主函数开头，可以在语句中直接使用main（）；语句。

但是，在外部定义的函数中，不能使用该语句，否则将出现errorC2065:

'main':

undeclaredidentifier

errorC2373:

'main':

redefinition;differenttypemodifiers

这两个语法错误，为了解决该问题，想到了使用goto语句，但是该语句无法在函数间跳跃，故而只得作罢。

然后又想到利用返回值进行判断，但是，每次判断是，则要执行被调函数，再一次运行一次混合运算函数，或者是测试函数，显然是不可以的。

最终，查了一些资料，获得启发。

无返回值类型的函数，通过return;语句可以直接跳出该函数。

于是定义了一个全局变量judgement，当遭遇需要返回主菜单时，便将judgement进行赋值为1，随后跳出，对judgement进行判断，从而判断是否返回主菜单，如是，则配合主函数中的main（）返回到主函数开头。

（3）在随后要讲到的异常处理部分，当检测到被除数为0的时候，则弹出提示消息，并且可以选择是否重新输入该数字，或者直接返回上一级菜单。

if（f2==0）

{

cout<<"被除数不能为0！

！

\n1.重新输入该数。

2.返回主菜单。

\n";

intk4;

cin>>k4;

if（k4==1）

{

cin>>f2;

gotoloopsmall1;

}

else{judgement=1;return;}//由此实现由外部函数直接回到主函数头部

}

if（judgement==1）main（）;

问题6：

混合运算的核心问题即是优先级的控制；

解决办法：

为了实现运算的优先级，则需要综合判断前后的两个运算符，首先算出优先级较高的运算符两边的数字，再对剩余的那个数字和结果进行运算，算出新的结果。

在输入的同时进行运算。

为了将运算不断向前推进，则定义了3个分数类的对象result,f1,f2.以及两个代表前后运算符的字符型变量op1,op2。

并通过对其不断赋值，如op1=op2，实现运算的推进.具体操作通过switch的嵌套实现。

过程及其繁琐，而且一旦语句出现偏差，极易出现难以发现的运行错误，即最终计算结果不正确。

一下为函数的定义：

//==========================================混合运算====================================================================

voidcomplex（）

{

fractionf1,f2,result;

charop1,op2;

cout<<"ATTENTION:

为保证计算的准确性，若需要输入整数X进行计算，请将该整数以X/1的形式进行输入!

!

!

";

cout<<"请依次输入分数（整数）和运算符，并以#结束~\n";

op1='';

cin>>f1>>op2;

while（op2!

='#'）

{

judgement=0;

cin>>f2;

switch（op1）

{

case'':

result=f1;f1=f2;op1=op2;break;

case'+':

{

switch（op2）

{

case'+':

case'-':

result=result+f1;f1=f2;op1=op2;break;//

case'*':

f1=f1*f2;break;

loopsmall1:

case'/':

{

if（f2==0）

{

cout<<"被除数不能为0！

！

\n1.重新输入该数。

2.返回主菜单。

\n";

intk4;

cin>>k4;

if（k4==1）

{

cin>>f2;

gotoloopsmall1;

}

else{judgement=1;return;}//由此实现由外部函数直接回到主函数头部1111

}

f1=f1/f2;break;//op1=op2

}

}

}break;

case'-':

{

switch（op2）

{

case'+':

case'-':

result=result-f1;f1=f2;op1=op2;break;//

case'*':

f1=f1*f2;break;

loopsmall2:

case'/':

{

if（f2==0）

{

cout<<"被除数不能为0！

！

\n1.重新输入该数。

2.返回主菜单。

";

intk4;

cin>>k4;

if（k4==1）

{

cin>>f2;

gotoloopsmall2;

}

else{judgement=1;return;}//1111

}

f1=f1/f2;break;

}

}

}break;

case'*':

result=result*f1;f1=f2;op1=op2;break;//

case'/':

{

if（f1==0）

{cout<<"倒数第二个数为0，不能作为被除数！

！

！

现在返回主菜单\n";

judgement=1;return;//11111

}

result=result/f1;

f1=f2;op1=op2;break;//

}

}//switch（op1）end

cin>>op2;

}

switch（op1）

{

case'+':

cout<<"结果为：

"<

case'-':

cout<<"结果为：

"<

case'*':

cout<<"结果为：

"<

loopsmall3:

case'/':

if（f1==0）

{

cout<<"被除数不能为0！

！

\n1.重新输入该数。

2.回到主菜单。

";

intk4;

cin>>k4;

if（k4==1）

{

cin>>f1;

gotoloopsmall3;

}

else{judgement=1;return;}//1111

}cout<<"结果为：

"<

}

}

//======================================混合运算===========================================================

问题7：

异常处理，因为涉及四则运算，所以当出现被除数为0的情况，必须进行反应。

解决方案：

（1）首先是分数分母赋值为0的情况，这个在分数类的成员函数定义时就设置了反应，结果是直接退出程序。

voidfraction:

:

setden（intnewden）

{

if（newden!

=0）

d=newden;

else

{

cout<<"错误：

试图将分母设为零，不可以啊！

！

将直接退出程序！

！

\n"

<<"按任意键退出程序\n";

exit（0）;

}

}

（2）然后是在运算的计算过程中，当出现被除数为0的情况，会出现提示，并且选择是否重新输入，或者返回上级菜单，重新输入通过goto语句跳转到输入语句实现。

返回上级菜单一是通过goto语句实现，若要返回到主菜单，则需要用到上面返回主函数开头的程序代码。

，其中特别注意，在混合运算函数中，需要特别设置标识loop的位置，否则经过运算符赋值，会导致计算结果错误。

（3）在随机测试的时候，取随机数的时候可能会在分母上取到0，为此，必须现在代入计算时进行检验，以防在测试过程中出现异常，而导致测试中断。

t1=rand（）%10;

t2=rand（）%10;

while（t1==0||t2==0）

{

t1=rand（）%10;

t2=rand（）%10;

}

问题8：

四则运算，菜单选择实现

都通过switch多分支语句实现，特别要注意大括号问题，嵌套一旦复杂，极易出现漏括号的现象。

因此需要注意括号的对齐，格式问题。

心得体会：

1.一个较复杂的，实现各种功能的程序，在设计的时候，可以将其不同的功能先单独书写，先行编译连接运行，调试过程中进行修改，这样比较清楚。

如果放在整个大程序中，时常会不知道问题出在哪里。

2.有时候，编译错误并不可怕，当编译没有错，但是运行结果不对时，找出BUG比较困难，必须重新从算法逻辑的角度考虑问题。

3.编写一个较大型的程序过程中，需要考虑的问题非常多，比如遇到异常输入，输入不符合规则该如何处理等等，细节问题太多了，这时，一个良好的编程习惯非常重要。

就像有时候会因为少括号而出现编译错误，括号加错地方而产生运行错误，但要是能养成括号书写对齐的习惯的话，很多这样的问题是能够避免的。