C矩阵简单的计算器.docx
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C矩阵简单的计算器
C++课程设计
---矩阵简单的计算器
一、设计目的
1、熟练掌握和运用c++编写程序代码的能力。
2、初步了解输入、建立并输出矩阵以及矩阵加法、减法、乘法、赋值和转置的算法设计。
3、掌握基本的运算符重载函数的书写。
4、掌握静态数据成员和静态成员函数的具体声明和实现,体会它们的特殊作用。
5、掌握并体会动态内存分配的实际应用。
6、运用简单的循环实现简单的菜单程序。
二、总体设计
(1)UML图
Matrix
+Matrix(intl:
int,w:
int,n:
int*)
+Matrix()
+Matrix(jz:
Matrix&)
+setnum(l:
int,w:
int):
void
+operator+(constjz:
Matrix&):
Matrix
+operator-(constjz:
Matrix&):
Matrix
+operator*(constjz:
Matrix&):
Matrix
+zhuanzhi():
Matrix
+show():
void
+~Matrix()
<>+getflag():
int
voidgetmn(int&m,int&n)
-num:
int*
-length:
int
-width:
int
-flag:
int=0
(2)流程图
三、详细设计
(1)类中的函数功能及实现
1、有参数的构造函数Matrix(intl,intw,int*n);
实现:
Matrix:
:
Matrix(intl,intw,int*n)
{
length=l;
width=w;
num=newint[length*width];
int*p=num;
for(inti=0;i{
*p++=*n++;
}
}
说明:
为有参数的对象变量初始化。
2、无参构造函数(默认形式的构造函数)Matrix()
实现:
Matrix:
:
Matrix()
{
length=1;
width=1;
num=newint
(1);
}
说明:
为无参数的对象进行初始化。
3、矩阵的拷贝构造函数Matrix:
:
Matrix(Matrix&jz)
实现:
Matrix:
:
Matrix(Matrix&jz)
{
length=jz.length;
width=jz.width;
num=newint[length*width];
for(inti=0;i{
*(num+i)=*(jz.num+i);
}
}
目的:
用已存在的对象jz去初始化新建立的对象。
4、矩阵输入函数voidMatrix:
:
setnum(intl,intw)
实现:
voidMatrix:
:
setnum(intl,intw)
{
length=l;
width=w;
if(l==0||w==0)
{
cout<<"矩阵行列不能为0"<return;
}
else
{
delete[]num;
num=NULL;
num=newint[length*width];//开辟length*width大小的空间
int*p=num;
cout<"<for(inti=0;i{
cout<<"请输入第"<
"<for(intj=0;j{
cout<<"第"<";
cin>>*(p+i*width+j);
}
}
}
}
说明:
矩阵输入函数主要读进去需要进行计算的原始矩阵,要注意的是矩阵的行列数不能为1,所以应该用选择语句排除一行一列的矩阵出现。
首先用动态内存分配,给要录入的矩阵开辟需要录入的空间length*width。
然后运用循环语句,将矩阵的每个元素录入。
5、加运算符重载函数MatrixMatrix:
:
operator+(constMatrix&jz)
实现:
MatrixMatrix:
:
operator+(constMatrix&jz)
{
if(length==jz.length&&width==jz.width)
{
flag=1;
int*n=newint[length*width];
for(inti=0;i{
*(n+i)=*(num+i)+*(jz.num+i);
}
Matrixtemp(length,width,n);
if(length*width>1)
{
delete[]n;
}
else
{
deleten;
}
returntemp;
}
else
{
Matrixtemp;
flag=0;
returntemp;
}
}
说明:
加法运算符重载为类的成员函数,可以通过类的每个对象访问重载的运算符。
加法矩阵运算,要求两个矩阵的行列数分别相等。
6、减法运算符重载函数MatrixMatrix:
:
operator-(constMatrix&jz)
实现:
MatrixMatrix:
:
operator-(constMatrix&jz)
{
if(length==jz.length&&width==jz.width)
{
flag=1;
int*n=newint[length*width];
for(inti=0;i{
*(n+i)=*(num+i)-*(jz.num+i);
}
Matrixtemp(length,width,n);
if(length*width==1)
{
deleten;
}
else
{
delete[]n;
}
returntemp;
}
else
{
flag=0;
Matrixtemp;
returntemp;
}
}
说明:
减法运算符重载为类的成员函数,可以通过类的每个对象访问重载的运算符。
减法矩阵运算,也要求两个矩阵的行列数分别相等。
7、乘法运算符重载函数MatrixMatrix:
:
operator*(constMatrix&jz)
实现:
MatrixMatrix:
:
operator*(constMatrix&jz)
{
if(width==jz.length)
{
flag=1;
int*n=newint[length*jz.width];
inti=0;
intj=0;
intt=0;
for(i=0;i{
for(j=0;j{
*(n+i*jz.width+j)=0;
}
}
for(i=0;i{
for(j=0;j{
for(t=0;t{
*(n+i*jz.width+t)+=*(num+i*width+j)**(jz.num+j*jz.width+t);
}
}
}
Matrixtemp(length,jz.width,n);
if(length*jz.width==1)
{
deleten;
}
else
{
delete[]n;
}
returntemp;
}
else
{
flag=0;
Matrixtemp;
returntemp;
}
}
说明:
矩阵乘法要求第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数。
8、赋值运算符重载函数MatrixMatrix:
:
operator=(constMatrix&jz)
实现:
MatrixMatrix:
:
operator=(constMatrix&jz)
{
if(width*length==1)
{
deletenum;
}
else
{
delete[]num;
}
flag=1;
length=jz.length;
width=jz.width;
num=newint[jz.length*jz.width];
for(inti=0;i{
for(intj=0;j{
*(num+i*width+j)=*(jz.num+i*jz.width+j);
}
}
return*this;
}
说明:
实际上为矩阵的简单拷贝。
8、转置函数MatrixMatrix:
:
zhuanzhi()
实现
MatrixMatrix:
:
zhuanzhi()
{
flag=1;
int*n=newint[length*width];
for(inti=0;i{
for(intj=0;j{
*(n+j*length+i)=*(num+i*width+j);
}
}
Matrixtemp(width,length,n);
if(length*width==1)
{
deleten;
}
else
{
delete[]n;
}
returntemp;
}
说明:
实现矩阵的转置。
9、显示结果函数voidMatrix:
:
show()
实现
voidMatrix:
:
show()
{
if(length*width!
=0)
{
for(inti=0;i{
cout.width(5);
cout<<*(num+i);
if((i+1)%width==0)
{
cout<}
}
}
}
说明:
显示矩阵的各元素和格式。
10、析构函数析构函数Matrix:
:
~Matrix()
实现:
Matrix:
:
~Matrix()
{
if(length*width==1)
{
deletenum;
}
else
{
delete[]num;
}
}
说明:
通过析构函数删除所分配的内存。
11、提示输入矩阵行列数的函数voidgetmn(int&m,int&n)
实现:
voidgetmn(int&m,int&n)
{
while
(1)
{
cout<<"请输入矩阵维数:
"<cout<<"行数:
";
cin>>m;
cout<<"列数:
";
cin>>n;
if(m>0&&n>0)
{
return;
}
}
}
说明:
用来提示用户输入矩阵的各元素。
(2)主函数中的书写
1、主函数中首先用矩阵类Matrix定义要计算的矩阵对象,j1与j2的运算结果是j3。
2、运用switch语句实现一个选择菜单,按照菜单提示来选择相应要进行的运算功能。
3、在选择一个要进行的运算后,用getmn()函数获取输入提示;再书写要进行的功能运算式,当静态函数getflag()==1时,说明可以进行运算;然后执行if条件句,分别输出要进行运算矩阵j1和j2运算结果j3;当执行完switch语句一个选择分支功能后就break跳出该条件句。
4、用while语句进行整个switch语句实现的菜单一个选择循环,当输入要运算功能的选择字符时,while语句执行。
输入Q时退出矩阵计算器。
四、调试与测试
1、本程序中函数模块相对独立,可以进行单个运算符重载函数的书写极其测试,将每种重载运算符函数写好,并且测试成功后再进行合并到一个类中,这样感觉会很清晰的写完这个相对比较大的程序。
2、给要计算的矩阵开辟空间,最后一定要用析构函数进行空间的释放,要不程序再运行几次后可能会因为内存不足而不能运行。
五、源程序清单
详见矩阵简单的计算器.cpp(请单击)
六、程序结果
以下通过截图显示清晰的矩阵简单的计算器功能。
1、矩阵加法运算:
2、矩阵减法运算:
3、矩阵乘法运算:
4、矩阵赋值运算:
5、矩阵转置运算:
6、退出矩阵:
七、感想
感谢老师让我们有机会亲自运用C++知识实践这个简单的程序,成功之后的喜悦让我们觉得有信心把这门课学的更好!