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！