1.設(shè)計(jì)內(nèi)容
實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的計(jì)算器，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)、有理數(shù)、矩陣和集合的特殊計(jì)算。程序可以實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)、有理數(shù)的加、減、乘、除，可以實(shí)現(xiàn)矩陣的加法、減法和乘法運(yùn)算，也可以實(shí)現(xiàn)集合的求交集、并集、子集的運(yùn)算。

2.設(shè)計(jì)目的與要求
2.1 設(shè)計(jì)目的
達(dá)到熟練掌握C++語言的基本知識和技能

基本掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思路和方法

能夠利用所學(xué)的基本知識和技能，解決簡單的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)問題

2.2 設(shè)計(jì)要求
要求利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ约癈++的編程思想來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

要求在設(shè)計(jì)的過程中，建立清晰的類層次

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，至少要用到面向?qū)ο蟮囊环N機(jī)制

3.系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
3.1 主要知識點(diǎn)
運(yùn)算符重載增加了C++語言的可擴(kuò)充性。運(yùn)算符的重載實(shí)際上就是一種函數(shù)調(diào)用的形式，可以用成員函數(shù)重載運(yùn)算符，就是將運(yùn)算符重載定義為一個(gè)類的成員函數(shù)的形式；也可以用友元函數(shù)重載。用友元重載運(yùn)算符的友元函數(shù)是獨(dú)立于類以外的一般函數(shù)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)
程序中每一種數(shù)據(jù)類型用一個(gè)類來實(shí)現(xiàn)，共設(shè)計(jì)了4個(gè)類。復(fù)數(shù)類complex，矩陣類matrix，有理數(shù)類rational以及集合類set。每一種類都定義了相應(yīng)的運(yùn)算符重載函數(shù)。具體定義如下所示：

3.2.1 類complex
類complex中，成員變量image表示虛部，real表示實(shí)部。成員函數(shù)print()用來顯示數(shù)據(jù)。運(yùn)算符重載函數(shù)都是用友元函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。

3.2.2 類matrix
類matrix中，成員變量elems用來存放矩陣的所有元素，rows表示矩陣的行，cols表示矩陣的列。成員函數(shù)SetElems()用來給矩陣中的每一個(gè)元素賦值，Disp()用來顯示矩陣中的所有元素。其它友元函數(shù)分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。

3.2.3 類rational
類rational中，有兩個(gè)成員變量：denominator用來表示有理數(shù)的分母，numerator表示有理數(shù)的分子。有理數(shù)成員函數(shù)print()用來顯示有理數(shù)，optimization()用來優(yōu)化有理數(shù)函數(shù)。友元函數(shù)real()用來將有理數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)，其它友元函數(shù)分別重載+、-、*、/運(yùn)算符。

3.2.4 類set
類set中，有兩個(gè)成員變量：elems用來存儲集合中的元素，card表示集合中元素的個(gè)數(shù)。成員函數(shù)print()用來輸出集合中的元素，additem()用來給集合增加元素。友元函數(shù)分別重載了&、==、!=、+、*、<、<=運(yùn)算符。

程序中的運(yùn)算符重載函數(shù)都用友元函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

類complex的友元函數(shù)
復(fù)數(shù)的表達(dá)形式為a+bi，對復(fù)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算符重載不像對一般書進(jìn)行運(yùn)算那樣簡單，它的運(yùn)輸方法如下：

加法

(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i
減法

(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i
乘法

(a+bi)*(c-di)=(ac-bd)+(ad+bc)i
除法

(a+bi)/(c+di)=((a+bi)*(c-di))/(c2+d2)
重載函數(shù)將以上算法用在了函數(shù)中。

類matrix的友元函數(shù)
矩陣類的賦值，實(shí)質(zhì)上是給二維數(shù)組賦值；矩陣相加減就是兩個(gè)行數(shù)列數(shù)相同的二維數(shù)組相加減；二維數(shù)組相乘，其實(shí)就是兩個(gè)二維數(shù)組，其中一個(gè)的行數(shù)等于另一個(gè)的列數(shù)，按矩陣相乘的法則進(jìn)行計(jì)算。

類rational的友元函數(shù)
對有理數(shù)類進(jìn)行的操作有下面幾種：

有理數(shù)相加

當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相加時(shí)，可得到這樣的算式：

a/b+c/d=(ad+bc)/(b*d)
有理數(shù)相減

當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相減時(shí)，得到的結(jié)果是：

分子：ad-bc

分母：b*d

有理數(shù)相乘

當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相乘時(shí)，得到的結(jié)果是：

分子：a*c

分母：b*d

有理數(shù)相除

當(dāng)兩個(gè)有理數(shù)a/b和c/d相除時(shí)，得到的結(jié)果是：

分子：a*d

分母：b*c

每次得到結(jié)果時(shí)，都需要對有理數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

4.運(yùn)行結(jié)果
程序運(yùn)行時(shí)，首先出現(xiàn)主界面菜單，由用戶進(jìn)行功能選擇，選擇不同的數(shù)字，進(jìn)入不同的功能區(qū)。

完整的源碼和詳細(xì)的文檔，上傳到了 WRITE-BUG技術(shù)共享平臺 上，需要的請自取：

https://www.write-bug.com/article/2897.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的矩阵化为行最简形矩阵计算器_[内附完整源码和文档] 基于C++的小型特殊计算器...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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