云南大学软件学院数据结构实验:复数计算器代码实现与操作

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本篇代码是关于云南大学软件学院数据结构实验中的一个复数计算器程序实现。该程序是用C++编写的,主要目的是为了演示如何设计和操作复数类(Complex),以支持加法(+)、减法(-)、乘法(*)和除法(/)运算,以及获取复数模(getMode)的功能。以下是对关键部分的详细解释: 1. **复数类定义**: - `Complex` 类定义了一个二维向量,由实部(`real`)和虚部(`imaginary`)组成。类中有构造函数,用于初始化复数的值,以及无参数构造函数,使得默认情况下创建的对象为零。 2. **运算符重载**: - `operator+(Complex obj)`:实现了加法运算,将接收的`obj`的实部和虚部分别与当前对象的相应部分相加,并返回一个新的`Complex`对象,保持原对象不变。 - `operator-(Complex obj)`:实现了减法运算,与加法类似,但这里是两个复数相减。 - `operator*(Complex obj)`:实现了乘法运算,通过将两个复数的实部和虚部分别相乘来计算结果。 - `operator/(Complex obj)`:实现了除法运算,通过将当前复数的实部和虚部分别除以`obj`的实部和虚部来计算结果。 3. **获取模函数(getMode)**: - `double getMode()`:此函数用于计算复数的模,即欧几里得范数,公式为 `sqrt(real * real + imaginary * imaginary)`。它首先计算复数的平方和,然后取平方根,得到复数的模。 4. **自增和自减运算符(operator++ 和 operator--)**: - `operator++()` 和 `operator--()`:虽然代码中没有完全实现这两个运算符,但从命名可以看出,它们可能被设计用来对复数进行递增或递减操作,但在这里并未实际完成,因为它们的实现通常涉及在内部更新成员变量后返回当前对象。 通过这个复数计算器代码,学生可以学习到C++中的类和对象的概念,以及如何通过运算符重载来扩展基本类型的行为。同时,理解并实现复数的基本数学运算对于数据结构和算法的学习至关重要,因为它展示了如何将抽象概念(如复数)映射到具体的编程结构中。此外,对复数模的计算有助于理解复数在工程、物理等领域的应用。
2009-12-02 上传
#include #include #include #include #include #include #define EPS 1e-5 //定义精度常数 using namespace std; //使用标准空间命名std namespace NameCComplex //定义命名空间NameCComplex { class CComplex ////定义一个CComplex类 { private: double Real,Image; public: CComplex(double real=0,double image=0) //构造函数 { Real=real; Image=image; } friend istream & operator>>(istream &is,CComplex &com); //重载输入 friend ostream & operator<(CComplex &com); int operator(CComplex &com) //重载运算符">",比较模的大小 { if(mod()>com.mod()) return 1; else return 0; } int CComplex::operator<(CComplex &com) { if(mod()>(istream &is,CComplex &com) //重载输入,可以输入a+bi的形式 { cout<>s; //用字符串的形式接受复数 int len=strlen(s); //求出字符串的长度 int n=0,sign=1; //n为当前从字符串中提取出来的数字,初始化为0;sign是难道符号,初始化为正 com.Image=com.Real=0; for(int k=0;k<len;k++) //判断接受的字符串是否合法 { if((s[k] '9') && (s[k]!='+' && s[k]!='-' && s[k]!='i')) { cout<<"error"<<endl; return is; //错误,输出出错信息并返回 } } for(k=0;k<len;) //顺序识别字符串中各字符 { if(n!=0 &&(s[k]=='-'||s[k]=='+')) //当前字符是否是符号位 { com.Real=sign*n; //是符号位,且n!=0,即n已被赋值,表明当前读取的是虚部的符号 n=0; //将原n*sign值赋给实部,将n清零,准备接受虚部的值 } if(s[k]=='-') //当前字符为负号 { sign=-1;k++; //给符号标志赋值 } if(s[k]=='+') //当前字符为正号 { sign=1;k++; //给符号标志赋值 } if(s[k]=='i') //当前字符为'I' { if(k!=len-1) //判断字符'I'是否为字符串中作后一个字符 cout<='0' && s[k]<='9') //当前字符在0~9之间,将数字字符转换成数字数值 { n=n*10+s[k]-'0'; k++; } } if(s[len-1]!='i' && n!=0) //如果最后一个字符不是'I',表示复数对象内只有实部,没有虚部 { com.Real=n*sign; } return is; } ostream & operator<<(ostream &os,CComplex &com) //重载输入 { if(fabs(com.Image)<EPS) // 如果虚部为0 os<<com.Real; //只输出实部 else if((fabs(com.Real)<EPS)) //如果实部为0 os<<com.Image<0) os<<com.Real<<"+"<<com.Image<<"i"; else os<<com.Real<<com.Image<<"i"; //虚部为正 return os; } CComplex CComplex::operator+(CComplex &com) //加法重载 { CComplex sum; sum.Real=Real+com.Real; //实部相加 sum.Image=Image+com.Image; //虚部相加 return sum; } CComplex CComplex::operator*(CComplex &com) //乘法重载 { CComplex multi; multi.Real=Real*com.Real-Image*com.Image; //乘积实部 multi.Image=Real*com.Image+Image*com.Real; //乘积虚部 return multi; } CComplex CComplex::operator-(CComplex &com) //减法重载 { CComplex sub; sub.Real=Real-com.Real; sub.Image=Image-com.Image; return sub; } CComplex CComplex::operator+=(CComplex &com) //重载加法赋值 { Real=Real+com.Real; Image=Image+com.Image; return *this; } CComplex CComplex::operator-=(CComplex &com) //重载减法赋值 { Real=Real-com.Real; Image=Image-com.Image; return *this; } CComplex CComplex::operator*=(CComplex &com) //重载乘法赋值 { double nReal=Real*com.Real-Image*com.Image; double nImage=Real*com.Image+Image*com.Real; Real=nReal; Image=nImage; return *this; } int CComplex::operator==(CComplex &com) //重载等于 { if(Real==com.Real && Image==com.Image) return 1; else return 0; } void Test(void) //测试函数 { user.nTest++; cout<<"共10道题,做100以内的加减运算,满分100分:\n"; double real1,real2,image1,image2,real3,real4,image3,image4; CComplex answer,temp; int score=0; char op; for(int i=0;i<=9;i++) { /////为复数产生随机值 real1=rand()%200-100; image1=rand()%200-100; real2=rand()%200-100; image2=rand()%200-100; CComplex a(real1,image1),b(real2,image2); real3=rand()%20-10; image3=rand()%20-10; real4=rand()%20-10; image4=rand()%20-10; CComplex c(real3,image3),d(real4,image4); op=rand()%3; //产生随机加减乘法运算的三个值 switch(op) { case 0: answer=a+b; cout<<a<<"加上"<<b<<"等于"; break; case 1: answer=a-b; cout<<a<<"减去"<<b<<"等于"; break; case 2: answer=c*d; cout<<c<<"乘以"<<d<>temp; //输入用户计算值 if(answer==temp) //比较用户计算值 { score+=10; } else { cout<<"此题做错了\n"; cout<<"正确答案为:"<<answer<<endl; } } cout<<"你的最后得分是:"<<score<<endl; if(user.nTest<=3) { user.alAve=0; user.dlScore[user.nTest-1]=score; for(int i=0;i<user.nTest;i++) user.alAve+=user.dlScore[i]; user.alAve=user.alAve/user.nTest; } else { user.dlScore[0]=user.dlScore[1]; user.dlScore[1]=user.dlScore[2]; user.dlScore[2]=score; for(i=0,user.alAve=0;i<3;i++) user.alAve+=user.dlScore[i]; user.alAve=user.alAve/3; } cout<<"请按任意键继续\n"; cout.flush(); cin.get(); cin.get(); } void Add() //复数加法运算函数 { user.nAdd++; CComplex num1,num2,sum,Zero(0,0); cout<<"加法计算\n"<<"最少输入两个复数,并且以0结束\n"; cout<>num1; cout<>num2; sum=num1+num2; cout<>num1; int i=4; while(!(num1==Zero)) { sum=sum+num1; cout<<"第"<<i<>num1; i++; } cout<<"加法结果是:"<<sum<<endl; cout<<"请按任意键继续\n"; cout.flush(); cin.get(); cin.get(); } void Sub() //复数减法预算函数 { user.nSub++; CComplex num1,num2,sub,Zero(0,0); cout<<"最少输入两个复数,并且以0结束\n"; cout<>num1; cout<>num2; sub=num1-num2; cout<>num1; int i=4; while(!(num1==Zero)) { sub=sub-num1; cout<<"第"<<i<>num1; i++; } cout<<"减法结果是:"<<sub<<endl; cout<<"请按任意键继续\n"; cout.flush(); cin.get(); cin.get(); } void Mul() //复数乘积函数 { user.nMul++; CComplex num1,num2,mul,Zero(0,0); cout<<"乘法计算\n"<<"最少输入两个复数,并且以零结束\n"; cout<>num1; cout<>num2; mul=num1*num2; cout<>num1; int i=4; while(!(num1==Zero)) { mul*=num1; cout<<"第"<<i<>num1; i++; } cout<<"乘法结果是:"<<mul<<endl; cout<>num1; ++num1; cout<<"自加的结果为"<<num1<<endl; cout<>num1; --num1; cout<<"自减的结果为"<<num1<<endl; cout<<"按任意键结束\n"; cout.flush(); cin.get(); cin.get(); } void compare() //两复数比较函数 { CComplex num1,num2; cout<<"输入两个复数\n"; cout<>num1; cout<>num2; if(num1==num2) cout<num2) cout<<num1<<"的模大于"<<num2<<"的模\n"; else if(num1<num2) cout<<num2<<"的模大于"<<num1<<"的模\n"; else cout<<"这两个复数的模相等\n"; cout<<"按任意键继续\n"; cin.get(); cin.get(); } void userprint() //输出用户信息函数 { cout<<user.szName<<"使用的次数为:"<<user.nTime<<endl; cout<<"其中:\t加法的次数:"<<user.nAdd<<"\t减法的次数:"<<user.nSub<<"\t乘法的次数:"<<user.nMul<<endl; cout<<"\t测试次数:"<<user.nTest<<"\t平均成绩:"<<user.alAve<<endl; } void Login() //当前用户信息函数 { char szName[20]; cout<<"请输入您的姓名:"; cin.getline(szName,20); ifstream infile; User user1; infile.open("user.dat",ios::binary|ios::in); if(!infile) { cout<<"没有原始记录文件,您是第一个用户!\n"; strcpy(user.szName,szName); user.nTest++; return; } infile.read((char *)&user1,sizeof(User)); while(!infile.eof()) { if(strcmp(user1.szName,szName)==0) { user=user1; user.nTime++; cout<<"欢迎您再次使用复数计算器!"; userprint(); cin.get(); infile.close(); return; } infile.read((char *) &user1,sizeof(User)); } cout<<"欢迎您再次使用复数计算器!"; strcpy(user.szName,szName); user.nTime++; infile.close(); return; } void SaveFile() //用户资料保存函数 { userprint(); fstream file; User user1; file.open("user.dat",ios::binary|ios::in|ios::out); if(!file) { cout<<"文件打开错误,不能进行更新!\n"; return; } file.seekp(0,ios::beg); while(!file.eof()) { file.read((char *)&user1,sizeof(User)); if(strcmp(user1.szName,user.szName)==0) { file.seekp(-(sizeof(User)),ios::cur); file.write((char *)&user,sizeof(User)); file.close(); return; } } file.close(); fstream outfile; outfile.open("user.dat",ios::binary|ios::app); outfile.write((char *)&user,sizeof(User)); outfile.close(); return; } } using namespace NameCComplex; int main(void) //主函数开始 { srand(time(NULL)); //初始化随机数“种子”语句 Login(); //当前用户信息函数 char strChoise[20]; //定义字符串名 do { system("cls"); cout<<"\t这是一个简单的复数计算器程序,可以实现以下功能,请按对应的按键(1-7)\n\n\n"; cout<<"\t=========================MENU===========================\n"; cout<<"\t1:多复数加法,以0结束\n"; cout<<"\t2:多复数减法,以0结束\n"; cout<<"\t3:测试100以内的复数加减乘法运算,1次测试10道题\n"; cout<<"\t4:多复数乘法,以0结束\n"; cout<<"\t5:复数自加\n:"; cout<<"\t6:复数自减\n:"; cout<<"\t7:复数比较\n:"; cout<<"\t0:退出程序\n\n:"; cout<>strChoise; if(strcmp(strChoise,"1")==0) //用户选1则调用Add()函数 Add(); else if(strcmp(strChoise,"2")==0) //用户选2则调用Sub()函数 Sub(); else if(strcmp(strChoise,"3")==0) //用户选3则调用Test()函数 Test(); else if(strcmp(strChoise,"4")==0) //用户选4则调用Add()函数 Mul(); else if(strcmp(strChoise,"5")==0) //用户选5调用Add1()函数 Add1(); else if(strcmp(strChoise,"6")==0) //用户选6则调用Sub1()函数 Sub1(); else if(strcmp(strChoise,"7")==0) //用户选7则调用Compare()函数 compare(); else if(strcmp(strChoise,"0")==0) //用户选0则结束调用函数 { cout<<"\n\n\t欢迎下次继续使用复数计算器!\n\n"; break; } else { cout<<"\n\t输入错误,请按任意键继续!\n"; cin.get(); cin.get(); } } while((strcmp(strChoise,"0"))); SaveFile(); //调用用户资料保存函数 return 0; }