«Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»

Вид материала

Содержание

Классы определяются с помощью нижеследующих полей
Варианты заданий
Примеры выполнения РГЗ 1
Результаты работы программы
Результаты работы программы

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Классы определяются с помощью нижеследующих полей:

Символьная строка состоит из последовательности символов и длины строки.
Трехмерный вектор состоит из тройки вещественных чисел.
Многочлен от одной переменной задается массивом вещественных коэффициентов и степенью n многочлена.
Рациональное число определяется как пара целых чисел – числитель и знаменатель дроби. Дробь несократима и знаменатель больше нуля.
Неупакованный BCD состоит из массива цифр, знака и длины этого массива.
Битовая строка состоит из массива бит и длины массива. Отрицательные числа представляются аналогично обычным целым числам.
Комплексное число представляется парой вещественных чисел – мнимой и действительной частями комплексного числа.
Проходящая через начало координат в R³ прямая задается ненулевым направляющим вектором. Если направляющие векторы параллельны и не равны нулю, то соответствующие прямые считаются равными.
Прямоугольное окно задается четырьмя числами – координатами левого верхнего и правого нижнего углов.
Плоскость в R³, проходящая через начало координат, определяется ненулевым вектором нормали. Плоскости равны, если векторы нормали параллельны.
Комплексное число в полярных координатах представляется парой чисел, первое из которых неотрицательно и задает абсолютную величину, а второе является аргументом arg, лежащим в пределах 0  arg < 2.
Бинарное отношение определяется с помощью квадратной n x n матрицы, состоящей из нулей и единиц и числа n.

Варианты заданий

1. Символьная строка	++ -- int length()	циклический сдвиг вправо, циклический сдвиг влево, длина строки
2. Трехмерный вектор	* + - double abs()	векторное произведение сумма векторов разность векторов длина вектора
3. Многочлен от одной переменной	* + - double cs()	произведение, сумма, разность, свободный коэффициент
4. Прямая в R³, проходящая через начало координат	* ==	прямая, перпендикулярная к прямым проверка на равенство
5. Бинарное отношение n x n	* + int sym()	композиция отношений, объединение, проверка на симметричность
6. Трехмерный вектор	+ -- [] float abs()	сумма векторов разность векторов координата с данным номером длина вектора
7. Битовая строка	<, > == long abs()	сравнения величин проверка на равенство значение числа, определяемого битовой строкой
8. BCD неупакованный	+, - * BCD abs()	сложение и вычитание умножение абсолютная величина, возвращается BCD
9. Битовая строка	+ - BIT abs()	сложение чисел вычитание чисел абсолютная величина, возвращается битовая строка
10. Прямоугольное окно	* + int S()	пересечение, наименьшее окно, содержащее данные два окна, площадь окна
11. Рациональное число	+, - * RAT abs()	сумма и разность произведение модуль, возвращается рациональное число
12. Символьная строка	= - + int length	присваивание, обращение, конкатенация, длина строки
13. Комплексные числа	+,- *, / float abs() float arg()	сумма и разность произведение и частное модуль, аргумент
14. Рациональное число	*, <, >, == float abs()	умножение и сравнения сравнение на равенство значение
15. Трехмерные вектора	+,- * float abs()	сумма и разность, векторное произведение длина вектора
16. Плоскость в R³	^* ⁼⁼	перпендикулярная плоскость к двум плоскостям, проверка на равенство
17. Символьная строка	= <=, >=	присваивание сравнение относительно лексико-графического отношения порядка
18. Трехмерные векторы	* +,-, float abs()	скалярное произведение, сумма, разность длина
19. Бинарное отношение n x n	<= < * int trans()	включение строгое включение композиция проверка на транзитивность
20. Трехмерный вектор	+ - float abs() Vol(a,b,c)	сложение векторов вычитание длина вектора смешанное произведение
21. Символьная строка	== = <= int length()	проверка на равенство, присваивание, подстрока, длина строки
22. Бинарное отношение	* - <= int antisym()	пересечение, обращение (унарная операция) включение, проверка на антисимметричность
23. Битовая строка	+, - ++, --	сложение и вычитание прибавить или вычесть единицу
24. Комплексные числа в полярных координатах	+, - * float Re() float Im()	сумма и разность произведение вещественная часть мнимая часть
25. Битовая строка	&, \|, ! double value()	поразрядные логические операции, значение
26. Битовая строка	>> << [] double value()	сдвиг вправо, сдвиг влево, значение бита с заданным номером
27. Вектор n-мерный	* +, - float abs()	скалярное произведение, сумма и разность длина вектора
28. Матрица n x n	+, - * float norma()	сумма и разность произведение матриц норма
29. Битовая строка	+ - double value()	сумма минус унарный
30. BCD неупакованный	+, - , / double abs()	сложение, вычитание и деление значение

^ Примеры выполнения РГЗ 1

Пример 1

Задание. Определить класс заданного типа. Написать определенные как дружественные функции подпрограммы ввода с клавиатуры и вывода на экран данных, определяющих объекты этого класса. Перегрузить указанные операции и функции с помощью составных функций класса:

Матрица n x n

+, -

*

float norma()

сумма и разность

произведение матриц

норма

Рассмотрим программу с использованием некоторых рассмотренных классов ввода/вывода в сочетании с собственным классом Matrix, в котором собраны матрица и порядок этой матрицы. Элементы-члены в свою очередь являются закрытыми данными класса.

В этой программе мы рассмотрим ввод/вывод объектов собственного класса с использованием классов istream и ostream, функции которых будут определены дружественными для нашего класса. Это достигается перегрузкой операторов функций >> (для объекта cin класса istream) и << (для объекта cout класса ostream), чтобы они поддерживали работу с нашим созданным классом. Помимо этого в программе будут рассмотрены перегрузки таких операторов, как присваивание (=), сложение (+), вычитание (-) и умножение (*). Причем сложение, вычитание и умножение перегружаются дружественными функциями для класса Matrix, а присваивание – функцией-членом нашего класса Matrix, т.к. для этой операции компилятор С++ предусматривает скрытую функцию по умолчанию, если она не определена в явном виде. Еще в нашем классе рассмотрена функция-элемент norma(), которая возвращает норму матрицы типа float, т.е. третью норму матрицы: третья норма матрицы

.

Кроме того, в программе предусмотрены два вида конструкторов: конструктор копирования и, следовательно, конструктор по умолчанию; и соответственно для удаления объекта из памяти без завершения программы предусмотрен деструктор.

Примечание. Для ввода и вывода объектов класса Matrix использованы только объекты классов istream и ostream: cin и cout. Функции printf() и scanf() в программе не используются.

Программа

#include

#include

#include

int y;

// Класс матрица

class Matrix

{

private:

// Собственные элементы:

static int size; // Порядок матрицы

int **matrix; // Матрица

public:

// Общедоступные элементы:

Matrix() {} // Конструктор по умолчанию

Matrix(const Matrix &Object); // Конструктор копирования

~Matrix(); // Деструктор

float norma(); // Норма матрицы

Matrix &operator=(const Matrix &Object); // Перегрузка =

Matrix operator+(Matrix &); // Сложение матриц

Matrix operator-(Matrix &); // Вычитание матриц

Matrix operator*(Matrix &); // Перемножение матриц

// Перегрузка оператора << для вывода матрицы

friend ostream &operator<<(ostream &, Matrix &);

// Перегрузка оператора >> для ввода матрицы

friend istream &operator>>(istream &, Matrix &);

};

// Конструктор копирования

Matrix::Matrix(const Matrix &Object)

{

int i,j;

size = Object.size;

matrix = new int *[size];

for (i = 0; i < size; i++)

matrix[i] = new int [size];

for (i = 0; i < size; i++)

for (j = 0; j < size; j++)

matrix[i][j] = Object.matrix[i][j];

}

// Деструктор

Matrix::~Matrix()

{

for (int i = 0; i < size; i++)

delete matrix[i];

delete matrix;

}

// Норма матрицы

float Matrix::norma()

{

int i,j;

float tmp = 0;

for (i = 0; i < size; i++)

for (j = 0; j < size; j++)

tmp += matrix[i][j] * matrix[i][j];

return sqrt(tmp);

}

// Перегрузка оператора =

Matrix& Matrix::operator=(const Matrix &Object)

{

int i, j;

size = Object.size;

matrix = new int *[size];

for (i = 0; i < size; i++)

matrix[i] = new int [size];

for (i = 0; i < size; i++)

for (j = 0; j < size; j++)

matrix[i][j] = Object.matrix[i][j];

return *this;

}

// Перегрузка оператора +

Matrix Matrix::operator+(Matrix &fp1)

{

int i, j;

if (size == fp1.size)

{

Matrix fp(fp1);

for (i=0;i
for (j=0;j
fp.matrix[i][j]=matrix[i][j]+fp1.matrix[i][j];

return fp;

}

}

// Перегрузка оператора -

Matrix Matrix::operator-(Matrix &fp1)

{

int i, j;

if (size == fp1.size)

{

Matrix fp(fp1);

for (i = 0; i < fp.size; i++)

for (j = 0; j < fp.size; j++)

fp.matrix[i][j] = matrix[i][j] - fp1.matrix[i][j];

return fp;

}

}

// Перегрузка оператора *

Matrix Matrix::operator*(Matrix &fp1)

{

int i, j, k, sum;

if (size == fp1.size)

{

Matrix fp(fp1);

for(i = 0; i < fp.size; i++)

for(j = 0; j < fp.size; j++)

{

sum = 0;

for (k = 0; k < fp.size; k++)

sum += matrix[i][k] * fp1.matrix[k][j];

fp.matrix[i][j]=sum;

}

return fp;

}

}

// Перегрузка оператора >>

istream &operator>>(istream &fi, Matrix &fp)

{

int i, j;

fp.matrix = new int *[fp.size];

for (i = 0; i < fp.size; i++)

fp.matrix[i] = new int [fp.size];

for (i = 0; i < fp.size; i++)

for (j = 0; j < fp.size; j++)

{

gotoxy((j + 1) * 4, y + i + 2);

fi >> fp.matrix[i][j];

}

y += i + 2 /*- 1*/;

return fi;

}

// Перегрузка оператора <<

ostream &operator<<(ostream &fo, Matrix &fp)

{

int i, j;

for (i = 0; i < fp.size; i++)

for (j = 0; j < fp.size; j++)

{

gotoxy((j + 1) * 4, y + i + 2);

fo << fp.matrix[i][j];

}

y += i + 2 /*- 1*/;

return fo;

}

int Matrix::size = 2;

void main()

{

clrscr();

Matrix pr1, pr2;

cout << "Введите матрицу A ->\n ";

cin >> pr1;

cout << "\nВведите матрицу B ->\n ";

cin >> pr2;

cout << "\nA+B="<<(pr1+pr2);

cout << "\n\nA-B="<<(pr1-pr2);

cout << "\n\nA*B="<<(pr1*pr2);

pr1 = pr2;

cout << "\nНорма матрицы B = " << pr1.norma();

getch();

}

Результаты работы программы

Введите матрицу A ->

1 10

20 32

Введите матрицу B ->

-20 43

A+B=

-19 53

20 -13

A-B=

21 -33

20 77

A*B=

-20 -407

-400 -580

Норма матрицы B = 65.375839

Пример 2

Задание. Определить класс заданного типа. Написать определенные как дружественные функции подпрограммы ввода с клавиатуры и вывода на экран данных, определяющих объекты этого класса. Перегрузить указанные операции и функции с помощью составных функций класса:

Комплексные числа

+, -

*, /

float abs()

Рассмотрим программу с использованием некоторых рассмотренных классов ввода/вывода в сочетании с собственным классом Complex, который включает действительную (real) и мнимую (image) часть. Элементы-члены в свою очередь являются закрытыми данными класса.

В этой программе мы рассмотрим вывод объектов собственного класса с использованием класса ostream, функция которого будет определена дружественной для нашего класса. Это достигается перегрузкой операторов функций << (для объекта cout класса ostream), чтобы они поддерживали работу с нашим созданным классом. Помимо этого в программе будут рассмотрены перегрузки таких операторов, как сложение (+), вычитание (-), умножение (*) и деление (/). Кроме того, в программе предусмотрены конструктор по умолчанию; и соответственно для удаления объекта из памяти без завершения программы предусмотрен деструктор. Еще в нашем классе рассмотрена функция-элемент abs(), которая возвращает модуль комплексного числа типа float, т.е.

Программа

#include

#include

#include

class Complex

{

private:

double real; // Действительная часть

double image; // Мнимая часть

public:

Complex() {}; // Конструктор по умолчанию

Complex(double r) { real = r; image = 0; } // Конструктор

Complex(double r, double i) { real = r, image = i; } // Конструктор

~Complex() {} // Деструктор

float abs() // Модуль комплексного числа

{

return sqrt(real * real - image * image);

}

Complex operator+(Complex &); // Перегрузка оператора сложения

Complex operator-(Complex &); // Перегрузка оператора вычитания

Complex operator*(Complex &); // Перегрузка оператора умножения

Complex operator/(Complex &); // Перегрузка оператора деления

// Перегрузка функции-оператора << для вывода класса Complex

friend ostream &operator<<(ostream &, Complex &);

// Перегрузка функции-оператора >> для ввода класса Complex

friend istream &operator>>(istream &, Complex &);

};

// Перегрузка +

Complex Complex::operator+(Complex &fp1)

{

fp1.real = real + fp1.real;

fp1.image = image + fp1.image;

return fp1;

}

// Перегрузка -

Complex Complex::operator-(Complex &fp1)

{

fp1.real = real - fp1.real;

fp1.image = image - fp1.image;

return fp1;

}

// Перегрузка *

Complex Complex::operator*(Complex &fp1)

{

double i, j;

i = real * fp1.real - image * fp1.image;

j = real * fp1.image + fp1.real * image;

fp1.real = i;

fp1.image = j;

return fp1;

}

// Перегрузка /

Complex Complex::operator/(Complex &fp1)

{

double k, i, j;

k = fp1.real * fp1.real + fp1.image * fp1.image;

i = (real * fp1.real + image * fp1.image) / k;

j = (fp1.real * image - real * fp1.image) / k;

fp1.real = i;

fp1.image = j;

return fp1;

}

// Перегрузка оператора <<

ostream &operator<< (ostream &fo, Complex &fp)

{

if (fp.image < 0) fo << fp.real << "+i(" << fp.image << ")\n";

else fo << fp.real << "+i" << fp.image << "\n";

return fo;

}

// Перегрузка оператора >>

istream &operator>>(istream &fi, Complex &fp)

{

cout << "Введите действительную часть: ";

fi >> fp.real;

cout << "Введите мнимую часть: ";

fi >> fp.image;

return fi;

}

void main()

{

clrscr();

// Комплексные числа

Complex c1, c2, c3, c4, c5;

// Ввод комплексных чисел

cin >> c1;

cin >> c2;

cin >> c3;

cin >> c4;

cin >> c5;

// Вывод комплексных чисел

cout << "\nc1 = " << c1;

cout << "c2 = " << c2;

cout << "c3 = " << c3;

cout << "c4 = " << c4;

cout << "c5 = " << c5 << '\n';

cout << "Модуль c1: " << c1.abs() << "\n\n";

// Вывод результатов операций

cout << "c1 + c2 = " << (c1 + c2);

cout << "c1 - c3 = " << (c1 - c3);

cout << "c1 * c4 = " << (c1 * c4);

cout << "c1 / c5 = " << (c1 / c5);

getch();

}
^

Результаты работы программы

Введите действительную часть: 9

Введите мнимую часть: 8

Введите действительную часть: 7

Введите мнимую часть: 6

Введите действительную часть: 5

Введите мнимую часть: 4

Введите действительную часть: 3

Введите мнимую часть: 2

Введите действительную часть: 1

Введите мнимую часть: 2

c1 = 9+i8

c2 = 7+i6

c3 = 5+i4

c4 = 3+i2

c5 = 1+i2

Модуль c1: 4.123106

c1 + c2 = 16+i14

c1 - c3 = 4+i4

c1 * c4 = 11+i42

c1 / c5 = 5+i(-2)

Пример 3

Задание. Определить класс заданного типа. Написать определенные как дружественные функции подпрограммы ввода с клавиатуры и вывода на экран данных, определяющих объекты этого класса. Перегрузить указанные операции и функции с помощью составных функций класса:

Неупакованный BCD

+, -

=

Рассмотрим программу с использованием некоторых рассмотренных классов ввода/вывода в сочетании с собственным классом LongBCD, который состоит из последовательности цифр. Элементы-члены в свою очередь являются закрытыми данными класса.

Операция сложения чисел складывает и вычитает цифры, начиная с младших разрядов.

Числа выводятся с помощью стандартных функций

Программа

#include

#include

#include

#include

//Числа хранятся в формате "младший разряд первым",

//Поддержка отрицательных чисел отсутствует

//Минимальный размер выделяемой памяти под хранение BCD числа

#define MINBCDSIZE 4

// Класс BCD-числа

class LongBCD

{

private:

char * data; // BCD-число

int size; // Его размер

// Функция увеличения области данных с их сохранением

void extend(int newsize)

{

char *nd = new char [newsize];

memset(nd, '0', newsize);

memcpy(nd, data, size);

size = newsize;

delete data;

data = nd;

}

// Установка значения i-го разряда области данных BCD-числа

void set(int i, char dig)

{

if (i >= size)

extend(i + 1);

data[i] = dig;

}

// Обнуление области данных BCD-числа, начиная с i-го разряда

void zero(int i);

// Установка значения BCD-числа на основании другого BCD-числа

void setvalue(LongBCD & n);

// Суммирование (+=)

void add(LongBCD & n);

// Вычитание (-=)

void sub(LongBCD & n);

public:

// Конструкторы

LongBCD();

LongBCD(long n);

// Деструктор

~LongBCD() {if (data) free(data);}

// Установка значения BCD-числа на основании long

void setvalue(long n);

// Перегрузка оператора присваивания

LongBCD & operator = (long n) {setvalue(n); return *this;}

LongBCD & operator = (LongBCD & n) {setvalue(n); return *this;}

// Перегрузка операций + и -

friend LongBCD operator + (LongBCD &, LongBCD &);

friend LongBCD operator - (LongBCD &, LongBCD &);

// Функция вывода BCD-числа на экран

void show(void);

};

// Суммирование (+=)

void LongBCD::add(LongBCD & n)

{

int maxl = n.size;

int i, carry = 0;

// Проверка наличия достаточного количества памяти

if (maxl >= size) extend(maxl + 1);

// Цикл по всем разрядам, начиная с младшего

for (i = 0; i < maxl; i++)

{

int res = (data[i] - '0') + (n.data[i] - '0') + carry;

// Учет переноса

if (res > 9)

{

res -= 10;

carry = 1;

}

else carry = 0;

set(i, '0' + res);

}

if (carry) set(maxl, '1');

}

// Вычитание (-=)

void LongBCD::sub(LongBCD & n)

{

int maxl = n.size;

int i, carry = 0;

// Проверка наличия достаточного количества памяти

if (maxl >= size) extend(maxl + 1);

// Цикл по всем разрядам, начиная с младшего

for (i = 0; i < maxl; i++)

{

int res = (data[i] - '0') - (n.data[i] - '0') - carry;

// Учет заема

if (res < 0)

{

res += 10;

carry = 1;

}

else carry = 0;

set(i, '0' + res);

}

}

// Обнуление области данных BCD-числа, начиная с i-го разряда

void LongBCD::zero(int i)

{

while(i < size) data[i++] = '0';

}

// Установка значения BCD-числа на основании long

void LongBCD::setvalue(long n)

{

int i = 0;

while (n != 0)

{

set(i, '0' + (n % 10));

n /= 10;

i++;

}

zero(i);

}

// Установка значения BCD-числа на основании другого BCD-числа

void LongBCD::setvalue(LongBCD & n)

{

int i;

for (i = 0; i < n.size; i++) set(i, n.data[i]);

zero(i);

}

// Функция вывода BCD-числа на экран

void LongBCD::show(void)

{

int i = size;

while((i != 0) && (data[i-1] == '0')) i--;

if (i == 0)

putchar('0');

else

while (i != 0) {

i--;

putchar(data[i]);

}

puts("");

}

// Конструктор создает число со значеним 0

LongBCD::LongBCD()

{

data = new char[MINBCDSIZE];

size = MINBCDSIZE;

zero(0);

}

// Конструктор создает число со значеним, определяемым переменной

LongBCD::LongBCD(long n)

{

data = new char[MINBCDSIZE];

size = MINBCDSIZE;

setvalue(n);

}

// Перегрузка операции +

LongBCD operator + (LongBCD & a, LongBCD & b)

{

LongBCD * temp = new LongBCD;

*temp = a;

temp->add(b);

return * temp;

}

// Перегрузка операции -

LongBCD operator - (LongBCD & a, LongBCD & b)

{

LongBCD * temp = new LongBCD;

*temp = a;

temp->sub(b);

return * temp;

}

void main(void)

{

clrscr();

LongBCD A, B, C;

long temp;

cout << "Введите BCD-число A: ";

cin >> temp;

A.setvalue(temp);

cout << "Введите BCD-число B: ";

cin >> temp;

B.setvalue(temp);

cout << "\nA = "; A.show();

cout << "\nB = "; B.show();

cout << "\nA+B = "; C=A+B; C.show();

cout << "\nA-B = "; C=A-B; C.show();

getch();

}

^

Результаты работы программы

Введите BCD-число A: 12345

Введите BCD-число B: 324

A = 12345

B = 324

A+B = 12669

A-B = 12021

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 2

Шаблоны функций и классов

Задание

Написать параметризованную подпрограмму сортировки указанным методом. Отладить ее на целых числах и числах с плавающей точкой.
Определить класс объектов массива, предназначенного для сортировки. Перегрузить для него операцию присваивания и операции сравнения <, <=, ==, >=, >.
Написать программу, сортирующую массив объектов построенного класса с помощью написанной параметризованной подпрограммы.

Blog

«Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»

Содержание

Классы определяются с помощью нижеследующих полей:

Варианты заданий

Пример 2

Программа

Результаты работы программы

Пример 3

Программа

Результаты работы программы