北邮程序设计实验 简易计算器.docx

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北邮程序设计实验简易计算器

北京邮电大学

程序设计实践报告

课题名称：

_简单计算器的设计与实现__

学生姓名：

_____________________

班级：

___________________

班内序号：

________________________

学号：

__________________

日期：

_____2014年5月20日_________

1．课题概述

1.1课题目标和主要内容

本课题主要内容是设计并实现一个与Windows自带标准型计算器相似的计算器，在完成基本要求的基础上添加一些更全面地计算功能，比如括号的实现，达到多次试验计算结果正确、无明显bug出现的目的。

使用的开发平台是MFC，采用的工具是VC++6.0。

1.2系统的主要功能

功能列表

数字按钮

0~9的数字键入

四则运算

加减乘除的二元运算的实现

一元简单运算

正弦、余弦、正切、正负号的功能

退格、清零

在对已有运算或者数字进行退格或清零

多层括号

实现多层括号的优先级运算

2.系统设计

2.1系统总体框架

Y

N

循环连续运算

设计思想：

自己先参看了Windows自带的标准型计算器，发现Windows中的编辑框是双行显示，一开始进行双行显示无疑增大了难度，所有自己决定先单行显示。

然后编辑框中参数类型可以是double也可以是Cstring，自己发现网上众多代码都是CString，这种类型方便显示和字符、数字的键入，但自己为了与网上那些代码区分，决定用double类型，这样在键入数字的时候就会复杂一些。

在完成基本功能（四则运算和简单一元运算后），自己又添加了括号优先级功能。

2.2系统详细设计

[1]模块划分图及描述

各个模块中包含着相应的操作，比如一元运算模块包括了三角和倒数等运算，但是每一个模块中各个函数实现的原理大致相同

[2]类关系图及描述

本课题并无复杂的类关系继承，只是MFC自己封装的一些类，然后在其中写消息处理函数。

[3]程序流程图及描述

该计算器具有连续运算的功能，运算后的结果可以作为下次运算的输入继续参与运算，而且如果判断有左括号输入，则调用结构体来保留现场，继续参与运算。

[4]存储结构、内存分配

在括号功能实现中需要采用一定的结构整体保留括号内的内容，自己采用了结构体，并且结构体通过结构指针构成一个链，这样就可以实现多层括号的功能。

2.3关键算法分析

由于课题中引入了很多起到标志位作用的标识符，在算法分析之前先对各个标志符号进行简单介绍。

flag：

为了让系统知道已按过加-除/清零/开根号/求百分比/倒数/等号按钮

d：

为了让系统知道已按过小数点"."按钮,调整为向编辑框输入小数点后的值

a1,a2,a3,a4：

为了让系统知道已分别按过了加/减/乘/除按钮,使系统做相应的运算

a：

为了让系统知道已按过按钮加-除按钮,实现连续运算

backz：

为退格时取整用,backbl为退格时乘倍率时用

f：

为负数时实现退格

wei：

控制输入编辑框的位数不超过9位

算法1：

数字输入函数

[1]算法功能：

当点击相应的数字按钮，让编辑框中显示添加相应的数字（0~9）

[2]算法基本思想：

用UpdataData函数实现编辑框中内容和double类型的互传，分多种情况将数字合理地添加到编辑框中。

[3]代码逻辑：

（令点击的数字为x，伪代码如下）

if（d=1和flag=0和wei<9）dotbl自乘0.1；m_strResult+=dotbl*x；

wei自加;1backbl自乘10；

//实现小数点之后的数字输入

if（flag=0andd=0）or（flag=1）m_strResult=x；wei+=1;

//按下清零/加-除按钮后编辑框的值为x

if（flag=0andd=0andwei<9）m_strResult=m_strResult*10+x;wei+=1;

//小数点之前对于数字的连续输入

以上内容通过标志符号的识别来判断输入数字属于哪种情况，然后按不同情况进行数字的添加处理。

算法2：

一元运算符号函数

[1]算法功能：

实现对编辑框中已有数字的一元运算，比如取倒数、求正弦、余弦、正切值[2]算法基本思想：

调用Cmath函数库中数学操作符号，对已有的double类型的数直接进行函数操作。

[3]代码逻辑：

（伪代码如下）

三角运算以正弦为例：

（系统默认把操作数当成角度值）

m_strResult=sin（m_strResult除以180乘以pi）//先将其转化成弧度值，然后直接调用函数

m_strResult=（int）（m_strResult乘以10^7）除以10^7//这样可以控制正弦值输出为7位有效数字

flag=1,wei=0;d=0;dotbl=1;//运算之后对相应的标志符号重置，flag表示已按过一元运算符号按钮，算出结果后wei和d自然重置为0,小数点倍率dotbl重置为1。

算法3：

二元四则运算函数

[1]算法功能：

实现数值的加减乘除四则运算，并可以进行连续的运算

[2]算法基本思想：

分成两种情况如果之前已进行过四则运算操作，则当再次点击四则运算符号的时候，相当于点击了等号直接计算出之前的值，并将相应四则运算符标志位置为有效。

第二种情况就是第一次进行四则运算，只需要保留相应数据并将相应四则运算标志位置为有效即可。

[3]代码逻辑：

（伪代码及代码分析如下）

注：

a1,a2,a3,a4：

为了让系统知道已分别按过了加/减/乘/除按钮,使系统做相应的运算

if（a为1）{if（a1有效）m_strResult=m+n;if（a2有效）m_strResult=m-n……}

m_strResult赋值给m

刷新编辑框，并记录改变相应的标志位符号a4=1,flag=1,a=1,wei=0;d=0,dotbl=1;

备注：

由于等号的消息处理函数与四则运算符号的很相似，在报告中就不予以单独说明

※算法4：

优先级括号运算

[1]算法功能：

实现优先级括号运算，并能使用多层括号。

[2]算法基本思想：

一旦点击左括号，则开始用结构体保存相应的数值和符号现场，把他们当成一个整体，当右括号出现的时候算出结构体中结果并赋值给一个变量。

并通过结构体指针，将各个保留的现场（结构体）进行链式连接，实则这个结构也类似于一个栈，这样便可以达成多层括号的目的。

[3]代码逻辑：

（伪代码及代码分析如下）

structkuohao*newKuohao=（structkuohao*）malloc（sizeof（structkuohao））;

//在点击左括号之后，先申请一个动态的空间，并用结构体指针指向相应的地址，然后将结构体中各个成员变量赋予初值。

（由于报告要求，在这里不予以列出赋值过程）

newKuohao->next=myKuohamyKuohao=newKuohao;

//以上语句，是为了实现多层括号功能留有的余地，如果是第一次建立结构体，则先和mykuohao构成连接，如果已有kuohao结构体，以上操作则相当于头插法将新建立的结构体插入链头，相当于先入后出的栈。

if（myKuohao==NULL）return;

//当点击右括号的时候，则开始将之前的链逐一解开，也相当于栈中的结构体依次出栈，每次出栈都将结构体中的结果算出并将以保留，这样一个一个出栈后直到myKuohao这个指针为空即栈为空的时候，此时退出函数体。

2.4其他

为了实现多层括号功能，自己采用了一种栈的模型，实际上是由结构体组成的链来构成的。

在每次点击左括号时候，建立新的结构体并保留相应的数值和符号，然后将各个结构体连接起来，此处采用了头插法。

在最后点击右括号的时候，相当于栈中的结构体依照陷入后出的规则依次出栈，直至栈空。

此功能的实现并没有使用系统自带的STL中的栈，因为其各种参数和模式较为固定，使用起来较为死板，于是自己用结构体链的形式仿制成一个栈，巧妙地实现了该功能，这也是该实验最大的亮点。

3.程序运行结果分析

输入数据来源和格式：

对话框中按钮点击后产生的数值和符号

输出显示方式：

显示在计算器的编辑框中

主要界面：

操作流程：

该操作流程与Windows自带的标准型计算器相同，只不过编辑框是单行显示

响应时间：

2秒46

运行效果：

当输入5*（3+4）=之后

由于该课题使用double类型，不能以字符串的形式将运算式均显示在编辑框中，如果老师想要验证结果可以用VC6.0运行程序后验证。

4.总结

4.1课题的难点和关键点

由于第一次使用MFC，对其中各种操作形式比较陌生，即使有算法上的思路但是操作起来比较迷茫。

解决方法：

自己先阅读了黄维通版的《C++面向对象的可视化操作》，待明白MFC的操作过程和原理之后才开始进行算法的实现。

在实现了标准型计算器的基本功能之后，想要添加括号功能的时候遇到了很大的困难。

解决方法：

首先自己查阅了很多优先级实现的资料，发现可以使用栈来完成以上的功能，如果调用STL标准模板类，使用起来比较死板；而如果自己去写一个栈，实现起来代码量较大并且较为复杂。

最后使用了将结构体连接的形式构成链，虽然是链结构但实际上运用的还是栈的思想，在多层括号实现过程中还采用了头插法的方式。

4.2本课题的评价

实验评价：

计算器的设计与实现是初学者经常会做的课题，网上也有很多版本的代码，为了与网上各种版本进行区分，自己在编辑框的类型中选择了double，并添加了多层括号的优先级功能。

虽然做的过程遇到不少困难，但是整体对自己完成情况还是比较满意，毕竟第一次做MFC的图形化操作。

不足之处：

与Windows自带的计算器比较有一个不足就是编辑框的显示问题，只能单行显示，并且不能整体字符串同时显示在编辑框中，这是由于自己编辑框类型定义为double确实无法用字符串的形式，将符号与数值都更新到编辑框上。

改进方法：

针对上述不足，我打算使用双行的编辑框，第一行的类型设置为CString,用来显示计算过程中的字符串，例如“1+（3+4）=”；而第二行的类型设置为double，用来显示计算结果，因为结果一般只是以数值的形式显示出来。

这种方法实现过程中会将整个代码进行大的修改，可能遇到的麻烦事情就是会涉及到double类型和CString类型之间的转换等，不过克服之后应该会实现类似windows自带计算器的那种显示模式。

4.3心得体会

关于程序的一点重要体会就是，想起来容易做起来难，其实简易计算器的设计思路很简单，就是在每个按钮结构上添加相应的消息处理函数，然后实现计算的数值和编辑框里数值的互传。

但是当自己从头到尾开始做的时候，会遇到很多小问题，一个语句的错误就需要上网查阅相关资料，然后往往反复修改后才能得到正确的结果。

往往实现一个功能可能会有多种不同的方法，在此次实验中关于多层括号功能的实现，经过网上查阅资料和阅读数据结构书发现可以有至少三种思路，这时候就需要我们理智地分析下需要使用哪种思路，本实验采用的结构体链式结构实际上就是应用栈的思想，但是既不需要调用较为死板的STL，也不需要自行写一个栈出来，达到了优化代码的目的。

学过的知识一旦应用过后才会真正的掌握，之前在数据结构中学过各种各样的结构，链、栈、队列等等，但是学过之后只能应对考试而已。

经过此次实验将相应的数据结构知识比如栈和头插法，才对相关的知识有了更深入地理解。

5.参考文献

[1]《MFCWindows应用程序设计》，任哲等编著，北京:

清华大学出版社,2013

[2]《VisualC++权威剖析》，王颜国编著，北京:

清华大学出版社,2008

[3]《可视化程序设计VisualC++》,杨喜林,主编,北京:

北京理工大学出版社,2010