C++课设1、设计一个能够实现n×n矩阵操作的类2、计算器程序.doc

课 程 设 计 任 务 书 学院信息科学与工程专业电子信息科学与技术 学生姓名学号 设计题目设计一个能够实现 nn 矩阵操作的类/计算器程序 内容及要求： PART I设计一个能够实现 nn 矩阵操作的类 矩阵是线性代数里一个重要的概念，在这里采用 C+语言实现一个简单的 nn 矩阵类， 类中包括一些简单的运算等操作具体要求如下： （1）使用构造函数完成方阵的初始化赋值（动态内存分配） ； （2）使用析构函数完成矩阵动态内存的释放； （3）重载加法运算符、*、=，实现两个矩阵的运算； （4）使用函数实现矩阵的转置； （5）使用函数求矩阵中的最大、小值、对应行列式的值； （6）重载加法运算符，实现矩阵按照行列的格式输出； （7）编写一个主函数测试上述功能。 PART II计算器程序 进度安排： 第 17 周：分析题目，查阅课题相关资料，进行类设计、算法设计； 第 18 周：上机调试程序，程序测试与分析，撰写课程设计报告，准备答辩。 指导教师（签字）： 年 月 日 学院院长（签字） 年 月 日 1 目目 录录 PART I 1 需求分析.2 2 算法基本原理.2 3 类设计.3 4 详细设计.4 4.1 类的接口设计.4 4.2 类的实现.5 4.3 主函数设计.11 5 运行结果与分析.12 5.1 程序运行结果.12 5.2 运行结果分析.14 PART 1 需求分析.14 2 算法基本原理.14 3 类设计.14 4 详细设计.15 4.1 类的实现.15 4.2 主函数设计.19 5 运行结果与分析.27 5.1 程序运行结果.27 5.2 运行结果分析.27 6 参考文献.28 2 PART I 1 需求分析需求分析 矩阵是线性代数里一个重要的概念，在这里采用 C+语言实现一个简单的 nn 矩阵类，类中包括一些简单的运算等操作具体要求如下： （1）使用构造函数完成方阵的初始化赋值（动态内存分配） ； （2）使用析构函数完成矩阵动态内存的释放； （3）重载加法运算符，实现两个矩阵的和； （4）重载加法运算符，实现两个矩阵的差； （5）重载加法运算符*，实现两个矩阵的积； （6）重载加法运算符=，实现两个矩阵之间的赋值； （7）使用函数实现矩阵的转置； （8）使用函数求矩阵中的最大值； （9）使用函数求矩阵中的最小值； （10）添加函数 Det 以得到矩阵对应行列式的值； （11）重载加法运算符，实现矩阵按照行列的格式输出； （12）编写一个主函数测试上述功能。 2 算法基本原理算法基本原理 矩阵进行加法，减法，乘法运算时，必须满足两个矩阵阶数相同的条件。加法，减法 计算是把矩阵对应的各行各列的每一对数值分别进行加减法运算，结果组成一个新的同阶 矩阵。矩阵乘法是这样定义的，只有当矩阵 A 的列数与矩阵 B 的行数相等时 AB 才 有意义。一个 mn 的矩阵 a（m,n)左乘一个 np 的矩阵 b（n,p)，会得到一个 mp 的矩阵 c（m,p)，满足 矩阵乘法满足结合率，但不满足交换率 3 3 类设计类设计 从上面的算法分析可以看到，本设计面临的计算问题的关键是矩阵运算。 可以定义一个矩阵类 Matrix。矩阵类 Matrix 只处理 nn 类型的方阵，方阵用 一个一维数组来存放，矩阵类 Matrix 的数据成员包括数组的首地址 num 和阶数 n。矩阵类 Matrix 的功能有：默认构造函数 Matrix()、构造函数 Matrix(int n,int *a)、手动输入矩阵函数 SetMatrix(int n)、析构函数Matrix()、重载加法运算符 ，实现两个矩阵的和函数 Matrix operator +(const Matrix class Matrix public: int n; int *num; Matrix();/默认构造函数 Matrix(int n,int *a);/构造函数 void SetMatrix(int n);/手动输入矩阵 Matrix();/析构函数 Matrix operator +(const Matrix /重载加法运算符，实现两个矩阵 的和 Matrix operator -(const Matrix /重载加法运算符，实现两个矩阵的 差 Matrix operator *(const Matrix /重载加法运算符，实现两个矩阵的 差 Matrix /重载加法运算符*，实现两个矩阵 的积 void Transpose();/实现矩阵的转置 int Max();/求矩阵中的最大值 int Min();/求矩阵中的最小值 double Det();/求行列式 5 Matrix operator (const Matrix /重载加法运算符n=n; num=new intn*n; for(int i=0;in;i+) for(int j=0;jn;j+) cout请输入第i+1行第j+1列个元素*(num+i*n+j); Matrix:Matrix()/析构函数 if(n=1) delete num; else deletenum; Matrix Matrix:operator +(const Matrix for(int i=0;i1) deletep; else delete p; return *temp; 7 else Matrix temp; return temp; Matrix Matrix:operator -(const Matrix for(int i=0;i1) deletep; else delete p; return *temp; else Matrix temp; return temp; Matrix Matrix:operator *(const Matrix int i=0,j=0,k=0; 8 for(i=0;in*n;i+) *(p+i)=0; for(i=0;in;i+) for(j=0;jn;j+) for(k=0;k1) deletep; else delete p; return *temp; else Matrix temp; return temp; Matrix i1) 9 int temp; for(int i=0;in;i+) for(int j=0;ji;j+) temp=*(num+i*n+j); *(num+i*n+j)=*(num+j*n+i); *(num+j*n+i)=temp; int Matrix:Max()/求矩阵中的最大值 int temp; temp=*num; for(int i=0;itemp) temp=*(num+i); return temp; int Matrix:Min()/求矩阵中的最小值 int temp; temp=*num; for(int i=0;in); double Matrix:MyDet(int* array,int Jie)/我的求行列式函数 if( Jie = 0 ) cerr 阶小于 0 或等于 0! endl; return 0; else if( Jie = 1) return array0; else int i,j,k,tag; int *subArray500; for( i = 0; i Jie; i+ ) subArrayi = new int(Jie-1)*(Jie-1); for( i = 0; i Jie; i+ ) for( j = 0; j Jie-1; j+ ) for( k = 0; k Jie-1; k+ ) *(subArrayi + j*(Jie-1) + k) = 0; for( i = 0; i Jie; i+ ) for( j = 0; j Jie-1; j+ ) for( k = 0; k Jie-1; k+ ) if( k i ) *(subArrayi + j*(Jie-1) + k) = *(array + (j+1)*Jie + k ); else *(subArrayi + j*(Jie-1) + k) = *(array + (j+1)*Jie + k+1 ); double temp= 0; tag = 1; for( i = 0 ; i Jie; i+) 11 temp += tag * MyDet(subArrayi,Jie-1) * arrayi; tag *= -1; return temp; ostream for(int i=0;ia.n;i+) for(int j=0;ja.n;j+) stream*(a.num+i*a.n+j) ; streamendl; return stream; 以上就是类的成员函数，在编写中除了求行列式以外，没有遇到什么大的 问题。 4.3 主函数设计 int main(int argc, char* argv) int n1=3,n2=3,n3=3,max,min; int num1=1,1,1,1,1,1,1,1,1; int num2=2,3,3,2,2,3,2,2,2; int num3=3,3,3,3,3,3,3,3,3; Matrix a,b(n1,num1),c(n2,num2),d(n3,num3); a.SetMatrix(3); d=a+b; coutd=dendl; 12 d=a-c; coutd=dendl; d=a*c; coutd=dendl; max=a.Max(); min=a.Min(); coutThe max of a is:maxendl; coutThe min of a is:minendl; couta=aendl; a.Transpose(); couta=aendl; coutThe Det of c is:c.Det()LoadIcon(IDR_MAINFRAME); BEGIN_MESSAGE_MAP(CCalcDlg, CDialog)/将变量于外面输入 /AFX_MSG_MAP(CCalcDlg)/联系起来 产生映射 ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON12, OnButton1) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_2, OnButton2) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_3, OnButton3) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_4, OnButton4) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_5, OnButton5) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_6, OnButton6) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_7, OnButton7) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_8, OnButton8) 20 ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_9, OnButton9) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_0, OnButton0) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_C, OnButtonC) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_ADD, OnButtonAdd) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SUB, OnButtonSub) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_MUL, OnButtonMul) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_DIV, OnButtonDiv) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_RESULT, OnButtonResult) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SQU, OnButtonSqu) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SQR, OnButtonSqr) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SIN, OnButtonSin) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_COS, OnButtonCos) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_CE, OnButtonCe) /AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() void CCalcDlg:OnButton1() /按 1 按钮 UpdateData(TRUE);/将控件中的数据交换到变量中 if(m_ncontrol!=0)/如果是操作结束后 m_fresult=m_foldresult=0;/操作数初始化 m_ncontrol=0;/符号初始化 m_fresult=m_fresult*10+1;/操作数自乘 10，加对应按钮数 UpdateData(FALSE);/将变量中的数据交换到控件中 void CCalcDlg:OnButton2() /按 2 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; 21 m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+2; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton3() /按 3 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+3; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton4() /按 4 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+4; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton5()/按 5 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) 22 m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+5; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton6() /按 6 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+6; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton7() /按 7 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+7; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton8() /按 8 按钮 23 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+8; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton9() /按 9 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10+9; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButton0() /按 0 按钮 UpdateData(TRUE); if(m_ncontrol!=0) m_fresult=m_foldresult=0; m_ncontrol=0; m_fresult=m_fresult*10; UpdateData(FALSE); 24 void CCalcDlg:OnButtonC() /按 C 按钮 UpdateData(TRUE); m_fresult=0;/初始化所有数据 m_foldresult=0; m_nOperator=0; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonAdd() /按+按钮 UpdateData(TRUE); m_foldresult=m_fresult;/将操作数 1 赋值给操作数 2 m_fresult=0;/初始化操作数 1 m_nOperator=1;/记录操作为+ UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonSub() /按-按钮 UpdateData(TRUE); m_foldresult=m_fresult; m_fresult=0; m_nOperator=2; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonMul() /按*按钮 UpdateData(TRUE); m_foldresult=m_fresult; m_fresult=0; m_nOperator=3; UpdateData(FALSE); 25 void CCalcDlg:OnButtonDiv() /按/按钮 UpdateData(TRUE); m_foldresult=m_fresult; m_fresult=0; m_nOperator=4; UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonResult() UpdateData(TRUE); switch(m_nOperator)/判断操作符 case 1:/m_nOperator 为 1，则加法运算 m_fresult=m_foldresult+m_fresult; break; case 2:/m_nOperator 为 2，则减法运算 m_fresult=m_foldresult-m_fresult; break; case 3:/m_nOperator 为 3，则乘法运算 m_fresult=m_foldresult*m_fresult; break; case 4:/m_nOperator 为 4，则除法运算 m_fresult=m_foldresult/m_fresult; break; m_ncontrol=1;/令 m_ncontrol 为 1，说明操作完 毕 UpdateData(FALSE); 26 void CCalcDlg:OnButtonSqu() /按平方按钮 UpdateData(TRUE); m_fresult*=m_fresult;/操作数自乘本身 m_ncontrol=1;/令 m_ncontrol 为 1，说明操作完 毕 UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonSqr() /按开方按钮 UpdateData(TRUE); m_fresult=sqrt(m_fresult);/调用 math.h 头文件中的开方函数 m_ncontrol=1;/令 m_ncontrol 为 1，说明操作完 毕 UpdateData(FALSE); void CCalcDlg:OnButtonSin() /按 sin 按钮 UpdateData(TRU