分数计算器设计与实现

“分数计算器设计.pdf” 本文档详细介绍了如何设计一个分数计算器，涵盖了从问题描述到解决方案的全过程，包括类的设计、输入/输出操作、计算功能、化简功能、异常处理以及用户交互菜单。以下是相关知识点的详细说明： 1. **类的设计**： - **整数类（Integer）**：作为基础类，它包含两个私有成员变量`fz`（分子）和`fm`（分母），以及构造函数、析构函数和显示函数。构造函数用于初始化分数，析构函数用于对象销毁时的清理工作，显示函数用于打印分数。 - **分数类（Fraction）**：它是Integer类的派生类，增加了分数的特定操作，如输入/输出、计算和化简。分数类也需要有自己的构造函数，并且通过友元函数重载输入流和输出流运算符。 2. **输入/输出操作**： - **流提取运算符（>>）重载**：用于从输入流读取分数，友元函数`istream& operator>>(istream&, Fraction&)`使得分数可以从标准输入或其他流设备中读取。 - **流插入运算符（<<）重载**：用于将分数写入输出流，友元函数`ostream& operator<<(ostream&, Fraction&)`使得分数可以输出到标准输出或其他流设备。 3. **计算功能**： - **加法运算**：分数类通过重载加法运算符（+）实现分数之间的加法运算。 - **减法运算**：虽然文档中没有明确提及，但通常分数类会提供类似的方法来实现减法运算符（-）。 - **乘法运算**：同样，乘法运算符（*）的重载也是必要的。 - **除法运算**：分数类需要处理除法运算，但需要注意处理分母为零的异常情况。 4. **化简功能**：为了将分数化简为最简形式，需要实现一个函数，该函数找到分子和分母的最大公约数（GCD），然后将分子和分母分别除以GCD。 5. **异常处理**： - **分母不能为零**：在执行除法运算时，程序应检查分母是否为零，如果为零，则抛出一个异常或返回错误状态。 6. **菜单功能**： - 用户界面通过菜单驱动，允许用户选择进行不同的操作，如输入分数、计算、化简和显示结果等。 7. **系统开发步骤**： - **系统分析**：对需求进行深入理解，构建功能模块和界面设计。 - **实体分析**：识别系统中的关键对象及其相互关系。 - **类层次设计**：确定类的结构和继承关系。 - **类定义**：编写每个类的定义，包括成员变量和函数。 - **成员函数实现**：实现类中各个函数的功能。 - **应用模块完成**：将各个类组合成可运行的应用程序。 - **功能调试**：测试应用程序以确保所有功能正确无误。 - **系统总结报告**：撰写文档，总结整个设计和实现过程。 8. **源代码片段**： - 提供的代码片段展示了分数计算器的头文件部分，包含了整数类和分数类的声明，以及输入/输出流运算符的友元函数声明。 通过这个设计，学生可以学习到面向对象编程的基本概念，如类的继承、构造函数、析构函数、成员函数、友元函数以及异常处理等。同时，这也是一个实践C++流I/O操作和运算符重载的好例子。