复数计算器专业课程设计.doc

目 录

1 题目内容及设计规定 1
2 总体设计 1
2.1 总体功能框图 1
2.2 类设计阐明 1
2.3 重要算法流程图 1
3 程序清单及注释 1
4 运营成果与分析 1
5 总结 2
6 参照文献 2

1 题目内容及设计规定
题目17 复数计算器
内容及规定：
（1）所设计复数计算器可以进行+ - * += -= *= ++ -- >= <= == !=运算符，其中
>= <=是针对复数模进行运算。
（2）设计输入重载函数，规定能接受从键盘输入a+bi形式复数，在程序中可以辨认
出实部虚部并对的赋值。
(3) 设计计算器测试程序，对加减法进行测试，规定在两位数以内进行，对乘法进行测
试，乘法规定为一位数运算。
(4) 设计记录功能，可以记录下不同顾客使用计算器状况，记录以文献形式保存在
计算机内，开机时规定顾客输入顾客名，显示该名户此前记录。顾客记录取涉及：做了多
少次加减法、乘法、进行测试次数，后3次测试平均分等，在退出计算器程序时专心
顾客记录代替原有记录。

2 总体设计
2.1 总体功能框图

依照题中任务功能，一方面要弄清复数运算法则，
并使用c++语言表达。复数包括实部与虚部，如何将这两某些表达出来也使核心
定义一种复数类complex。
声明所需成员函数和友元函数对各运算符进行重载。
定义各成员函数。
定义主函数，实现对整个程序控制。
编译、运营并调试

2.2 类设计阐明

class CComplex //定义命名空间NameCComplex
{
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<<(ostream &os,CComplex &com)； //重载输出
CComplex operator+(CComplex &com)； //加法重载
CComplex operator-(CComplex &com)； //减法重载
CComplex operator*(CComplex &com)； //乘法重载
CComplex operator+=(CComplex &com)； //加法赋值重载
CComplex operator-=(CComplex &com)； //减法赋值重载
CComplex operator*=(CComplex &com)； //乘法赋值重载
CComplex operator++()； //自加
CComplex operator--()； //自减
double mod (void)； //求复数模
int operator>(CComplex &com);
int operator<(CComplex &com);
int operator!=(CComplex &com);
int operator==(CComplex &com);
};

2.3 重要算法流程图

开始
声明一种complex类，并定义double，real，image；
声明类函数，构造函数，加减乘除和取模运算
c.real=real+c2.real;c.imag=imag+c2.imag;
c.real=real-c2.real;c.imag=imag-c2.imag;
c.real=(real*c2.real+imag*c2.imag)/a;c.imag=(imag*c2.real-real*c2.imag)/a
c.real=real*c2.real-imag*c2.imag;c.imag=real*c2.imag+imag*c2.real;
Sqrt(real*real=imag*imag);
输出c1,c2,c1+c2,c1-c2,c1*c2,c1/c2，∣c1∣值
终结

。。。。。。
图2－1 算法流程图

3 程序清单及注释
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <fstream>
#include <ctime>

//#define EPS len-5 // 定义精度常数
using namespace std;

namespace NameCComplex // 定义命名空间 NameCComplex
{

/*-----------------------------------------------------------------------
|某些A：
| 复数类 CComplex 声明和定义，以及构造体类型 顾客 User 定义
|
----------------------------------------------------------------------*/

/*---------------------------------
| 复数类 CComplex 声明
--------------------------------*/
class CComplex
{
private:
double Real，Image； // 分别为复数实部和虚部
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 << (ostream & os，CComplex & com)； // 重载输出
CComplex operator + (CComplex & com)； // 加法重载
CComplex operator - (CComplex & com)； // 减法重载
CComplex operator * (CComplex & com)； // 乘法重载
CComplex operator += (CComplex & com)； // 加法赋值重载
CComplex operator -= (CComplex & com)； // 减法赋值重载
CComplex operator *= (CComplex & com)； // 乘法赋值重载
CComplex operator ++ ()； // 自加
CComplex operator -- ()； // 自减
double mod(void);
int operator > (CComplex & com);
int operator < (CComplex & com);
int operator != (CComplex & com);
int operator == (CComplex & com);
};

/*------------------------------------
| 构造体类型 顾客 User 定义
-----------------------------------*/
struct User
{
char szName[20]； // 顾客名
int nTime； // 使用次数
int nTest； // 测试次数
double dlAve； // 平均成绩
int nAdd； // 加法次数
int nSub； // 减法次数
int nMul； // 乘法次数
double dlScore[3]； // 3次测试得分
} user;

/*---------------------------------------------------------------
| 复数类 CComplex 类外定义某些
---------------------------------------------------------------*/
// 重载运算符“++”，实部与虚部均加 1
CComplex CComplex::operator ++ ()
{
Real++;
Image++;
return *this;
}

// 重载运算符“--”，实部与虚部均减 1
CComplex CComplex::operator -- ()
{
Real--;
Image--;
return *this;
}

// 求复数模，返回 实部^2 + 虚部^2
double CComplex::mod()
{
return Real * Real + Image * Image;
}

// 重载运算符“>”，比较模大小
int CComplex::operator > (CComplex & com)
{
if ( mod() > com.mod() )
return 1； // 若大，则返回 1
else
return 0;
}

// 重载运算符“<”，比较模大小
int CComplex::operator < (CComplex & com)
{
if ( mod() < com.mod() )
return 1； // 若小，则返回 1
else
return 0;
}

// 重载运算符“!=”，分别判断复数实部与虚部
int CComplex::operator != (CComplex & com)
{
if ( *this==com )
return 0;
else
return 1;
}

// 重载复数输入， a+bi 形式
istream & operator >> (istream & is，CComplex & com)
{
cout << "输入复数：";
char s[80];
is >> s； // 用字符串形式接受复数
int len = strlen(s)； // 求出字符串长度
int n = 0，sign = 1； // 其中 n 值 为当前从字符串中提取出数字，会在下面 while 语句中得到拟定值
// sign 为状态变量，表达数值正负符号，以辅助辨认正负值
com.Image = com.Real = 0;

// 判断接受字符串与否合法
for(int k=0；k<len；k++)
{
if ( (s[k]<'0' || 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
}
}

// 顺序辨认字符串中各字符
for(int k=0；k<len;)
{
if ( n!=0 && (s[k]=='--' || s[k]=='+') ) // 当前字符与否为符号位
{
com.Real = sign * n； // 是符号位，且 n!=0，即 n 已被赋值(通过下面whlie语句)，表白当前读取是虚部符号
n = 0； // 将原 n*sign 值(带正负号数值)赋给实部后，将 n 清零，准备下一次继续接受并判断与否为虚部值
}
if ( s[k] == '-') // 当前字符若为负号
{
sign = -1； k++； // 给符号标志变量 sign 赋值，表达为负数
}
if ( s[k] == '+') // 当前字符若为正号
{
sign = 1； k++； // 给符号标志变量 sign 赋值，表达为正数
}
if ( s[k]=='i' ) // 若当前字符为“i”
{
if ( k!=len-1 ) // 判断字符 'i' 与否为字符串中最后一种字符
cout << "error\n"； // 如果不是，阐明复数数据格式错误
else
com.Image = sign * n； // 是最后一种字符，复数对象已接受完，用 sign*n 为虚部赋值
break;
}
while ( s[k]>='0' && s[k]<='9' ) // 当前字符若在 0~9 之间，则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 ) // 如果最后一种字符不是 'i'，表达复数对象内只有实部，没有虚部，如：-a
com.Real = n * sign;
return is;
}

// 重载复数输出
ostream & operator << (ostream & os，CComplex & com)
{
if ( fabs(com.Image)==0 ) // 如果虚部为 0
os << com.Real； // 只输出实部
else if ( fabs(com.Real)==0 ) // 如果实部为 0
os << com.Image << "i"； // 只输出虚部
else if ( com.Image>0 )
os << com.Real << "+" << com.Image << "i"； // 虚部为正
else
os << com.Real << com.Image << "i"； // 如 实部为 3，虚部为 -6i，就变为 3 - 6i，而不是 3 + -6i
return os;
}

// 加法重载
CComplex CComplex::operator + (CComplex & com)
{
CComplex sum;
sum.Real = Real + com.Real； // 实部相加
sum.Image = Image + com.Image； // 虚部相加
return sum;
}

// 乘法重载
CComplex CComplex::operator * (CComplex & com)
{
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;
}

// 减法重载
CComplex CComplex::operator - (CComplex & com)
{
CComplex sub;
sub.Real = Real - com.Real； // 实部相减
sub.Image = Image - com.Image； // 虚部相减
return sub;
}

// 加法赋值重载
CComplex CComplex::operator += (CComplex & com)
{
Real = Real + com.Real； // 实部
Image = Image + com.Image； // 虚部
return *this;
}

// 减法赋值重载
CComplex CComplex::operator -= (CComplex & com)
{
Real = Real - com.Real； // 实部
Image = Image - com.Image； // 虚部
return *this;
}

// 乘法赋值重载
CComplex CComplex::operator *= (CComplex & com)
{
double nReal = Real * com.Real - Image * com.Image； // 乘积实部
double nImage = Real * com.Image - Image * com.Real； // 乘积虚部
Real = nReal;
Image = nImage;
return *this;
}

// 重载 == 运算符，分别比较两个复数对象实部和虚部
int CComplex::operator == (CComplex & com)
{
if ( Real==com.Real && Image==com.Image )
return 1； // 实部与虚部某些相等，则返回 1
else
return 0;
}

/*----------------------------------------------------------------------------
|某些B：
| 测试函数 void Test(void)
| 实现复数加法函数 void Add()
| 实现复数减法函数 void Sub()
| 实现复数乘法函数 void Mul()
| 实现复数自加函数 void Add1()
| 比较两个复数大小函数 void Compare()
| 输出本次顾客使用计算器状况记录 void userprint()
| 当前顾客使用完计算器，保存或更新顾客资料函数 void SaveFile()
|
----------------------------------------------------------------------------*/

// 测试函数，随机出 10 道运算题，可以打分
void Test(void)
{
user.nTest++； // 顾客测试次数加 1
cout << "共10道题，作10以内加减运算，满分 100分：\n";

double real1，real2，image1，image2，real3，real4，image3，image4； // 1 和 2 分别代表两个待相加复数实部和虚部，3 和 4 则为相乘
CComplex answer，temp;
int score = 0;
char op;
for(int i=0；i<=9；i++)
{
real1 = rand()%200 - 100； // 产生随机数是两位数，可以是正数或负数
image1 = rand()%200 - 100;
real2 = rand()%200 - 100;
image2 = rand()%200 - 100;
CComplex a(real1，image1)，b(real2，image2)； // 用产生随机数对象分别初始化两个复数对象

real3 = rand()%20 - 10； // 产生随机数是一位数，可以是正数或负数
image3 = rand()%20 - 10;
real4 = rand()%20 - 10;
image4 = rand()%20 - 10;
CComplex c(real3，image3)，d(real4，image4);

op = rand()%3； // 随机产生 3 种运算符
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： // 乘法运算，用实部和虚部都是 1 位数对象操作
answer = c * d;
cout << c << "乘以" << d << "等于";
break;
}

cin >> temp； // 接受顾客输入成果
if ( answer==temp ) score+=10； // 对的则加 10分
else
{
cout << "此题做错了\n";
cout << "对的答案为：" << answer << endl;
}
}

cout << "你最后得分是：" << score << endl;

// 计算最后 3次平均分
if ( user.nTest<=3 ) // 若合计次数没有超过 3次
{
user.dlAve = 0;
user.dlScore[user.nTest-1] = score； // 将本次测试成绩添加进记录中
for(int i=0；i<user.nTest；i++)
user.dlAve += user.dlScore[i]； // 若此前有记录，将其与本次记录合计相加起来，用以计算平均分
user.dlAve = user.dlAve / user.nTest； // 计算平均分，user.dlAve 从合计分数 变成了平均分
}
else // 如果合计测试超过 3次
{
user.dlScore[0] = user.dlScore[1]； // 最前面一次记录将被覆盖，即：删除
user.dlScore[1] = user.dlScore[2];
user.dlScore[2] = score； // 将本次记录添加进测试记录尾部
user.dlAve=0;
for(int i=0；i<3；i++) // 计算最新 3次平均分
user.dlAve += user.dlScore[i];
user.dlAve = user.dlAve / 3;
}
cout << "按任意键继续\n";
cout .flush();
cin.get();
cin.get();
}

// 实现复数加法
void Add()
{
user.nAdd++;
CComplex num1，num2，sum，Zero(0，0);
cout << "加法计算\n" << "至少输入两个复数，输入“0”结束\n";
cout << "第1个复数：";
cin >> num1； // 输入第 1个复数
cout << "第2个复数：";
cin >> num2； // 输入第 2个复数
sum = num1 + num2;
cout << "第3个复数：";
cin >> num1； // 输入第 3个复数
int i = 4;
while ( !(num1==Zero) )
{
sum = sum + num1； // 实现复数相加
cout << "第" << i << "个复数：";
cin >> num1； // 输入第 i个复数
i++;
}
cout << "成果是：" << sum << endl;
cout << "按任意键继续\n";
cout.flush();
cin.get();
cin.get();
}

// 实现复数减法
void Sub()
{
user.nSub++;
CComplex num1，num2，sub，Zero(0，0);
cout << "减法计算\n" << "至少输入两个复数，输入“0”结束\n";
cout << "第1个复数：";
cin >> num1； // 输入第 1个复数
cout << "第2个复数：";
cin >> num2； // 输入第 2个复数
sub = num1 - num2;
cout << "第3个复数：";
cin >> num1； // 输入第 3个复数
int i = 4;
while ( !(num1==Zero) )
{
sub = sub - num1； // 实现复数减法
cout << "第" << i << "个复数：";
cin >> num1； // 输入第 i个复数
i++;
}
cout << "成果是：" << sub << endl;
cout << "按任意键继续\n";
cin.get();
cin.get();
}

// 实现复数乘法
void Mul()
{
user.nMul++;
CComplex num1，num2，mul，Zero(0，0);
cout << "乘法计算\n" << "至少输入两个复数，输入“0”结束\n";
cout << "第1个复数：";
cin >> num1； // 输入第 1个复数
cout << "第2个复数：";
cin >> num2； // 输入第 2个复数
mul = num1 + num2;
cout << "第3个复数：";
cin >> num1； // 输入第 3个复数
int i = 4;
while ( !(num1==Zero) )
{
mul *= num1； // 实现复数减法
cout << "第" << i << "个复数：";
i++；
cin >> num1； // 输入第 i个复数
}
cout << "成果是：" << mul << endl;
cout << "按任意键继续\n";
cin.get();
cin.get();
}

// 实现复数自加，实部与虚部均自加 1
void Add1()
{
user.nAdd++； // 顾客加法记录次数加 1
CComplex num1;
cin >> num1； // 这里 输入数也许是虚部为0数，原书代码未作判断
num1++； // 实部与虚某些别加 1
cout << "自加成果为" << num1 << endl;
cout << "按任意键继续\n";
cout.flush();
cin.get();
cin.get();
}

// 实现复数自减
void Sub1()
{
user.nSub++； // 顾客减法记录次数加 1
CComplex num1;
cin >> num1;
num1--;
cout << "自减成果为" << num1 << endl;
cout << "按任意键继续\n";
cout.flush();
cin.get();
cin.get();
}

// 比较两个复数大小
void Compare()
{
CComplex num1，num2;
cout << "输入两个复数\n";
cout << "第1个复数：";
cin >> num1;
cout << "第2个复数：";
cin >> num2;
if ( num1==num2 )
cout << " 这两个复数相等\n";
else if ( num1>num2 )
cout << num1 << "模不不大于" << num2 << "模\n";
else if ( num1<num2 )
cout << num2 << "模不不大于" << num1 << "模\n";
else
cout << "这两个复数模相等\n";
cout << "按任意键继续\n";
cin.get();
cin.get();
}

// 输出本次顾客使用计算器状况记录
void userprint()
{
cout << user.szName << "使用次数为：" << user.nTime << "次" << endl;
cout << "其中：\t 加法次数：" << user.nAdd << "次\n"
<< "\t 减法次数：" << user.nSub << "次\n"
<< "\t 乘法次数：" << user.nMul << "次\n"
<< "\t 测试次数：" << user.nTest << "次\n"
<< "\t 平均成绩：" << user.dlAve << "次" << endl;
}

// 顾客登陆，开始启动计算器
void Login()
{
char szName[20];
cout << "请输入您姓名：";
cin.getline(szName，20);
ifstream infile;
User user1;
infile.open("user.dat"，ios::binary|ios::in)； // 打开顾客资料文献 （这个地方 若没有文献，则不会创立新文献，不知何问题

if ( !infile ) // 若没有顾客资料文献
{
cout << "没有原始记录文献， 您是第 1位顾客！\n";
strcpy(user.szName，szName)； // 为全局变量 user 中 szName 成员赋值
user.nTime++;
return； // 函数返回
}

// 读取顾客资料文献（从该文献第1个字节开始逐个读取信息）
// 如果顾客资料中找到了当前姓名顾客，则阐明是老顾客，显示某些信息，并作某些使用次数记录。
infile.read( (char *)&user1，sizeof(User) )；
while ( !infile.eof() ) // 只要没到文献末尾（未遇文献结束符），则始终进行此循环
{
if ( strcmp(user.szName，szName)==0 ) // 将顾客资料文献中顾客名与读取顾客名进行比较
{
user