有符号大整数计算器.docx
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有符号大整数计算器
齐鲁工业大学
面向对象程序设计
课程设计报告
学号：
************
姓名：
***
班级：
计科12-1班
课程设计题目：
有符号大整数计算器
成绩：
一：
设计目的与要求
对数值很大、精度很高的数进行高精度大整数计算是一类十分常见的问题。
但由于C++语言中数据长度和范围受数据类型的限制，普通数学计算很难实现此类问题，为尝试解决这个问题，专门设计一个C++语言程序用于有符号大整数的计算。
二：
设计内容分析
1.功能分析：
类
功能
分析
Operation
数据
运算
加法运算：
addition（）
减法运算：
subduction（）
乘法运算：
multiplication（）
除法运算：
division（）
阶乘运算：
factorial（）
运算辅助函数
检测用户输入运算符：
Check_Oper（）
反转字符串：
Reverse_String（）
字符串ASCII码减48位：
SUB_ASC（）
字符串ASCII码加48位：
ADD_ASC（）
获取两个数中的最大值：
GET_MAX（）
2.函数设计：
A.运算辅助函数
（1）检测用户输入运算符函数：
Check_Oper（）
函数原型：
charCheck_Oper（string&str,string&num_1,string&num_2）;
功能：
检测用户输入的运算符，并将char类型的运算符作为函数的返回值，若用户输
入有误则提示用户。
（2）反转字符串函数：
Reverse_String（）
函数原型：
stringReverse_String（string&str）;
功能：
传入string类型对象的引用，将其中保存的字符串全部反转后作为函数的返回
值返回。
（3）字符串ASCII码减48位函数：
SUB_ASC（）
函数原型：
stringSUB_ASC（string&str）;
功能：
将string类型对象中字符串的所有元素的ASCII码减48。
（4）字符串ASCII码加48位函数：
ADD_ASC（）
函数原型：
stringADD_ASC（string&str）;
功能：
将string类型对象中字符串的所有元素的ASCII码加48。
（5）获取最大数函数：
GET_MAX（）
函数原型：
stringGET_MAX（string&num1,string&num2）;
功能：
将两个以string类型存放的大整数传入函数，返回值最大的整数的string对象。
B.数据运算
（1）加法运算：
addition（）
函数原型：
stringaddition（string&num1,string&num2）;
实现步骤：
依次将两个字符串的每一位元素的ASCII码进行加法运算并存入结果中，
对满十的结果进行进位，然后对该位进行对十取余存入当前元素中。
（2）减法运算：
subduction（）
函数原型：
stringsubduction（string&num1,string&num2）;
实现步骤：
依次将两个字符串的每一位元素的ASCII码进行减法运算并存入结果中，
对负值的结果进行借位，然后对该位进行加十运算存入当前元素中。
（3）乘法运算：
multiplication（）
函数原型：
stringmultiplication（string&num1,string&num2）;
实现步骤：
依次将一字符串中的所有元素的ASCII码乘以另一个字符串中的所有元素并
相加后存入结果中，对每一个大于10的ASCII码元素进行进位操作。
（4）除法运算：
division（）
函数原型：
stringdivision（string&num1,string&num2）;
实现步骤：
将未经反转的字符串传入，循环利用比较和减法，若余数大于除数，则进行
减法调用。
（5）阶乘运算：
factorial（）
函数原型：
stringfactorial（string&num）;
实现步骤：
依次对1至N之间的所有整数进行乘法运算。
三：
实现步骤
#include
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
classOperation
{
public:
charCheck_Oper（string&str,string&num_1,string&num_2）;//检测运算符
stringaddition（string&num1,string&num2）;//加法运算
stringsubduction（string&num1,string&num2）;//减法运算
stringmultiplication（string&num1,string&num2）;//乘法运算
stringdivision（string&num1,string&num2）;//除法运算
stringfactorial（string&num）;//阶乘运算
private:
stringReverse_String（string&str）;//反转字符串
stringSUB_ASC（string&str）;//字符串ASCII码减48位
stringADD_ASC（string&str）;//字符串ASCII码加48位
stringGET_MAX（string&num1,string&num2）;//获取两个数中的最大值
};
stringOperation:
:
addition（string&num1,string&num2）
{
unsignedshorta=0,b=0;
stringresult;
stringnum_1（num1）;
stringnum_2（num2）;
string:
:
size_typei=0,j=0;
Reverse_String（num_1）;
Reverse_String（num_2）;
SUB_ASC（num_1）;
SUB_ASC（num_2）;
for（i=0;i!
=num_1.size（）;i++）a+=num_1[i];
for（j=0;j!
=num_2.size（）;j++）b+=num_2[j];
if（a!
=0||b!
=0）gotoskip;
result.insert（result.begin（）,'0'）;
returnresult;
skip:
i=j=0;
while（i!
=num_1.size（）||j!
=num_2.size（））
{
if（i!
=num_1.size（）&&j!
=num_2.size（））result.insert（result.end（）,num_1[i]+num_2[j]）;
elseif（i!
=num_1.size（））result.insert（result.end（）,num_1[i]）;
elseif（j!
=num_2.size（））result.insert（result.end（）,num_2[j]）;
i==num_1.size（）?
i:
i++;
j==num_2.size（）?
j:
j++;
}
for（i=0;i!
=result.size（）;i++）
if（result[i]>9）
{
result[i]%=10;
if（i+1==result.size（））result.insert（result.end（）,0）;
result[i+1]+=1;
}
ADD_ASC（result）;
Reverse_String（result）;
while
（1）
{
if（*result.begin（）=='0'）result.erase（result.begin（））;
elsebreak;
}
returnresult;
}
stringOperation:
:
subduction（string&num1,string&num2）
{
shortk=0;
stringresult;
string:
:
size_typei=0,j=0;
stringnum_1（num1）;
stringnum_2（num2）;
if（GET_MAX（num_1,num_2）==num_2）
{
k=1;
num_2.swap（num_1）;//交换对象数据
}
Reverse_String（num_1）;
Reverse_String（num_2）;
SUB_ASC（num_1）;
SUB_ASC（num_2）;
i=j=0;
while（i!
=num_1.size（）||j!
=num_2.size（））
{
if（i!
=num_1.size（）&&j!
=num_2.size（））result.insert（result.end（）,num_1[i]-num_2[j]）;
elseif（i!
=num_1.size（））result.insert（result.end（）,num_1[i]）;
elseif（j!
=num_2.size（））result.insert（result.end（）,num_2[j]）;
i==num_1.size（）?
i:
i++;
j==num_2.size（）?
j:
j++;
}
for（i=0;i!
=result.size（）;i++）
if（result[i]<0）
{
result[i]=10+result[i];
result[i+1]-=1;
}
ADD_ASC（result）;
Reverse_String（result）;
while
（1）
{
if（*result.begin（）=='0'）result.erase（result.begin（））;
elsebreak;
}
if（k）
{
if（result.empty（））
result.insert（result.end（）,'0'）;
else
result.insert（result.begin（）,'-'）;
}
returnresult;
}
stringOperation:
:
multiplication（string&num1,string&num2）
{
stringresult,temp;
stringnum_1（num1）;
stringnum_2（num2）;
string:
:
size_typei=0,j=0,m=0;
shortk=1;
chartmp=NULL;
Reverse_String（num_1）;
Reverse_String（num_2）;
SUB_ASC（num_1）;
SUB_ASC（num_2）;
for（i=0;i!
=num_1.size（）;i++）result.insert（result.end（）,num_2[0]*num_1[i]）;
for（m=0;m!
=result.size（）;m++）
if（result[m]>9）
{
tmp=result[m];
result[m]%=10;
if（m+1==result.size（））result.insert（result.end（）,0）;
result[m+1]+=tmp/10;
}
while（j!
=num_2.size（）-1）
{
j++;
if（j==num_2.size（））break;
for（i=0;i!
=num_1.size（）;i++）temp.insert（temp.end（）,num_2[j]*num_1[i]）;
temp.insert（temp.begin（）,k,0）;
for（m=0;mfor（m=0;mif（temp[m]>9）
{
tmp=temp[m];
temp[m]%=10;
if（m+1==temp.size（））temp.insert（temp.end（）,0）;
temp[m+1]+=tmp/10;
}
result.assign（temp）;
ADD_ASC（result）;
SUB_ASC（result）;
temp.erase（temp.begin（）,temp.end（））;
k++;
}
Reverse_String（result）;
ADD_ASC（result）;
returnresult;
}
stringOperation:
:
division（string&num1,string&num2）
{
stringresult;
stringMAX;
stringremainder;
stringnum1_tmp;
stringnum_1（num1）;
stringnum_2（num2）;
stringstep（1,'1'）;
stringtemp1,temp2;
string:
:
iteratoriter=NULL;
string:
:
size_typei=0;
while（*num_2.begin（）=='0'）num_2.erase（num_2.begin（））;
if（num_2.empty（））
{
result="除数不可以为零!
";
returnresult;
}
num_1.insert（num_1.end（）,100,'0'）;
iter=num_1.begin（）+num_2.size（）;
num1_tmp.assign（num_1.begin（）,iter）;
iter--;
again:
for（step[0]='1';1;step[0]++）
{
MAX.assign（GET_MAX（multiplication（num_2,step）,num1_tmp））;
if（step[0]=='9'&&num1_tmp==MAX）gotoskip;
if（MAX!
=num1_tmp）
{
step[0]--;
skip:
temp2.assign（subduction（num1_tmp,multiplication（num_2,step）））;
while
（1）
if（temp2[0]=='0'）temp2.erase（temp2.begin（））;
elsebreak;
result+=step;
iter++;
if（iter==num_1.end（））
{
result.insert（result.begin（）,num_2.size（）-1,'0'）;
i=result.size（）-100;
result.insert（i,1,'.'）;
while（*result.begin（）=='0'&&*（result.begin（）+1）!
='.'）
result.erase（result.begin（））;
while（*（result.end（）-1）=='0'&&*（result.end（）-2）!
='.'）result.erase（result.end（）-1）;
break;
}
num1_tmp.assign（temp2）;
num1_tmp.insert（num1_tmp.end（）,*iter）;
gotoagain;
}
}
returnresult;
}
stringOperation:
:
factorial（string&num）
{
stringresult（num）;
stringstep（1,'1'）;
string_num（num）;
//if（num.size（）<=1）
//if（num[0]=='1'||num[0]=='0'）
//returnstep;
//cout<//result.assign（multiplication（factorial（subduction（num,step））,num））;
for（_num.assign（subduction（_num,step））;_num.size（）==1?
（_num[0]=='1'||_num[0]=='0'?
0:
1）:
1;_num.assign（subduction（_num,step）））
result.assign（multiplication（result,_num））;
returnresult;
}
charOperation:
:
Check_Oper（string&str,string&num_1,string&num_2）
{
charch=NULL;
shortk=1;
string:
:
size_typei;
if（str[str.size（）-1]=='!
'）
if（str[0]>=48&&str[0]<=57）
return'!
';
else
returnNULL;
if（str[0]!
='-'）i=0;
elseif（str[0]=='-'）
{
num_1.insert（num_1.end（）,'-'）;
i=1;
}
elseif（str[0]=='+'）i=1;
elsereturnNULL;
for（;i{
if（str[i]>=48&&str[i]<=57）
{
if（k）num_1.insert（num_1.end（）,str[i]）;
else
num_2.insert（num_2.end（）,str[i]）;
}
else
{
if（ch!
=NULL）returnNULL;
switch（str[i]）
{
case'+':
ch='+';
break;
case'-':
ch='-';
break;
case'*':
ch='*';
break;
case'/':
ch='/';
break;
default:
returnNULL;
}
k=0;
}
}
returnch;
}
stringOperation:
:
Reverse_String（string&str）
{
string:
:
size_typei,j=str.size（）-1,length=str.size（）/2;
chartmp=NULL;
for（i=0;i{
tmp=str[i];
str[i]=str[j];
str[j]=tmp;
}
returnstr;
}
stringOperation:
:
SUB_ASC（string&str）
{
string:
:
size_typei;
for（i=0;ireturnstr;
}
stringOperation:
:
ADD_ASC（string&str）
{
string:
:
size_typei;
for（i=0;ireturnstr;
}
stringOperation:
:
GET_MAX（string&num1,string&num2）
{
stringnum_1（num1）;
stringnum_2（num2）;
string:
:
size_typei;
while（num_1[0]=='0'||num_2[0]=='0'）
{
if（num_1[0]=='0'）num_1.erase（num_1.begin（））;
if（num_2[0]=='0'）num_2.erase（num_2.begin（））;
}
if（num_1.size（）>num_2.size（））returnnum_1;
elseif（num_1.size（）else
{
for（i=0;i!
=num_1.size（）;i++）
if（num_1[i]>num_2[i]）returnnum_1;
elseif（num_1[i]}
returnnum_1;
}
intConsole（）
{
system（"cls"）;
SetConsoleTitle（"有符号大整型数字计算器——By:
计科12-1班魏子楠"）;
cout<<"==============================================================================="<cout<<"\t\t\t有符号大整型数字计算器"<cout<<"本程序可进行:
\n1.加法运算\t2.减法运算\t3.乘法运算\t4.除法运算\t5.阶乘运算"<cout<<"==============================================================================="<return1;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
again:
charch;
Operationoper;
string*_str=newstring;
string*_num1=newstring;
string*_num2=newstring;
string*_result=newstring;
string&str=*_str;
string&num1=*_num1;
string&num2=*_num2;
string&result=*_result;
Console（）;
fflush（stdin）;
cout<<"请输入运算式:
"<<
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