设计一元稀疏多项式计算器C++实现

时间: 2023-10-16 11:11:07 浏览: 53
以下是一个简单的 C++ 实现,可以计算一元稀疏多项式的加减乘除以及求导数和积分。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; struct Term { int coef; // 系数 int expo; // 指数 }; class Polynomial { private: vector<Term> terms; // 存储多项式的向量 public: Polynomial() {} // 默认构造函数 Polynomial(vector<Term> terms) { // 带参构造函数 this->terms = terms; } void input() { // 输入多项式 int n; cout << "请输入多项式的项数: "; cin >> n; for (int i = 0; i < n; i++) { Term t; cout << "请输入第" << i + 1 << "项的系数和指数: "; cin >> t.coef >> t.expo; terms.push_back(t); } sort(terms.begin(), terms.end(), [](Term a, Term b) { // 按指数排序 return a.expo > b.expo; }); } void output() { // 输出多项式 for (int i = 0; i < terms.size(); i++) { if (terms[i].coef > 0 && i > 0) { cout << "+"; } cout << terms[i].coef << "x^" << terms[i].expo; } cout << endl; } Polynomial operator+(const Polynomial& b) const { // 加法 vector<Term> result; int i = 0, j = 0; while (i < terms.size() && j < b.terms.size()) { if (terms[i].expo > b.terms[j].expo) { result.push_back(terms[i]); i++; } else if (terms[i].expo < b.terms[j].expo) { result.push_back(b.terms[j]); j++; } else { int c = terms[i].coef + b.terms[j].coef; if (c != 0) { Term t = {c, terms[i].expo}; result.push_back(t); } i++; j++; } } while (i < terms.size()) { result.push_back(terms[i]); i++; } while (j < b.terms.size()) { result.push_back(b.terms[j]); j++; } return Polynomial(result); } Polynomial operator-(const Polynomial& b) const { // 减法 vector<Term> result; int i = 0, j = 0; while (i < terms.size() && j < b.terms.size()) { if (terms[i].expo > b.terms[j].expo) { result.push_back(terms[i]); i++; } else if (terms[i].expo < b.terms[j].expo) { Term t = {-b.terms[j].coef, b.terms[j].expo}; result.push_back(t); j++; } else { int c = terms[i].coef - b.terms[j].coef; if (c != 0) { Term t = {c, terms[i].expo}; result.push_back(t); } i++; j++; } } while (i < terms.size()) { result.push_back(terms[i]); i++; } while (j < b.terms.size()) { Term t = {-b.terms[j].coef, b.terms[j].expo}; result.push_back(t); j++; } return Polynomial(result); } Polynomial operator*(const Polynomial& b) const { // 乘法 vector<Term> result; for (int i = 0; i < terms.size(); i++) { for (int j = 0; j < b.terms.size(); j++) { int c = terms[i].coef * b.terms[j].coef; int e = terms[i].expo + b.terms[j].expo; bool found = false; for (int k = 0; k < result.size(); k++) { if (result[k].expo == e) { result[k].coef += c; found = true; break; } } if (!found) { Term t = {c, e}; result.push_back(t); } } } return Polynomial(result); } Polynomial differentiate() { // 求导数 vector<Term> result; for (int i = 0; i < terms.size(); i++) { if (terms[i].expo > 0) { Term t = {terms[i].coef * terms[i].expo, terms[i].expo - 1}; result.push_back(t); } } return Polynomial(result); } Polynomial integrate() { // 求积分 vector<Term> result; for (int i = 0; i < terms.size(); i++) { Term t = {terms[i].coef / (terms[i].expo + 1), terms[i].expo + 1}; result.push_back(t); } result.push_back({1, 0}); // 积分常数 return Polynomial(result); } Polynomial operator/(const Polynomial& b) const { // 除法 vector<Term> q, r; Polynomial a = *this; while (a.terms.size() > 0 && a.terms[0].expo >= b.terms[0].expo) { int c = a.terms[0].coef / b.terms[0].coef; int e = a.terms[0].expo - b.terms[0].expo; vector<Term> t = {{c, e}}; Polynomial temp(t); q = q + temp; a = a - b * temp; } r = a.terms; return Polynomial(q); } Polynomial operator%(const Polynomial& b) const { // 取模 vector<Term> q, r; Polynomial a = *this; while (a.terms.size() > 0 && a.terms[0].expo >= b.terms[0].expo) { int c = a.terms[0].coef / b.terms[0].coef; int e = a.terms[0].expo - b.terms[0].expo; vector<Term> t = {{c, e}}; Polynomial temp(t); q = q + temp; a = a - b * temp; } r = a.terms; return Polynomial(r); } }; int main() { Polynomial p1, p2; cout << "请输入第一个多项式:" << endl; p1.input(); cout << "请输入第二个多项式:" << endl; p2.input(); cout << "第一个多项式为: "; p1.output(); cout << "第二个多项式为: "; p2.output(); cout << "两个多项式相加为: "; (p1 + p2).output(); cout << "两个多项式相减为: "; (p1 - p2).output(); cout << "两个多项式相乘为: "; (p1 * p2).output(); cout << "第一个多项式求导数为: "; p1.differentiate().output(); cout << "第一个多项式求积分为: "; p1.integrate().output(); cout << "第一个多项式除以第二个多项式的商为: "; (p1 / p2).output(); cout << "第一个多项式除以第二个多项式的余数为: "; (p1 % p2).output(); return 0; } ``` 注意,这只是一个简单的实现,可能存在一些问题,比如没有处理输入错误的情况,除法和取模可能会出现异常等等。如果需要用于实际应用中,还需要进行更完善的测试和优化。

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