矩陣類的設(shè)計(jì)

1、c+程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題 目矩陣類的設(shè)計(jì)學(xué) 號1067118208姓 名王明超指導(dǎo)教師劉立新日 期2012/06/20內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱c+語言課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目矩陣類的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師時(shí)間2011-2012春學(xué)期 第17、18周一、教學(xué)要求1. 鞏固和加深學(xué)生對c+語言課程的基本知識的理解和掌握2. 掌握c+語言編程和程序調(diào)試的基本技能3. 利用c+語言進(jìn)行基本的軟件設(shè)計(jì)4. 掌握書寫程序設(shè)計(jì)說明文檔的能力5. 提高運(yùn)用c+語言解決實(shí)際問題的能力二、設(shè)計(jì)資料及參數(shù)用c+設(shè)計(jì)一個(gè)程序，能提供下列功能： 設(shè)計(jì)一個(gè)矩陣類，包含行、列和矩陣數(shù)據(jù)元素，完成如下功能：（1） 輸入矩陣。按

2、照行順序輸入矩陣的每一個(gè)元素。（2） 矩陣的運(yùn)算。重載“+”和“*”實(shí)現(xiàn)矩陣的加法和矩陣的乘法。（3） 轉(zhuǎn)置。重載“-”運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)矩陣的轉(zhuǎn)置。（4） 輸出。重載“<<”運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)矩陣的輸出。三、設(shè)計(jì)要求及成果根據(jù)系統(tǒng)功能要求，可以將問題解決分為以下步驟：（1）分析系統(tǒng)中的各個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系及其屬性和行為；（2）根據(jù)問題描述，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的類層次；（3）完成類層次中各個(gè)類的描述(包括屬性和力一法)；（4）完成類中各個(gè)成員函數(shù)的定義；（5）完成系統(tǒng)的應(yīng)用模塊；（6）功能調(diào)試；（7）提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告：完成系統(tǒng)總結(jié)報(bào)告以及系統(tǒng)使用說明書目錄第1章 需求分析4第2章 總體設(shè)計(jì)5第3章 類的設(shè)計(jì)7

3、3.1 matrix類的設(shè)計(jì)7第4章 詳細(xì)設(shè)計(jì)94.1 工程視圖94.2 類圖視圖104.3 函數(shù)的調(diào)用關(guān)系114.4 主程序流程圖124.5 主要算法的流程圖13第5章 測試15第6章 總結(jié)19附錄：程序代碼20 第一章 需求分析一、設(shè)計(jì)資料及參數(shù)用c+設(shè)計(jì)一個(gè)程序，能提供下列功能： 設(shè)計(jì)一個(gè)矩陣類，包含行、列和矩陣數(shù)據(jù)元素，完成如下功能：（1） 輸入矩陣。按照行順序輸入矩陣的每一個(gè)元素。（2） 矩陣的運(yùn)算。重載“+”和“*”實(shí)現(xiàn)矩陣的加法和矩陣的乘法。（3） 轉(zhuǎn)置。重載“-”運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)矩陣的轉(zhuǎn)置。（4） 輸出。重載“<<”運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)矩陣的輸出。二、 需求分析：首先根據(jù)要解決的問

4、題是分析設(shè)計(jì)類圖，抽象出各個(gè)類的數(shù)據(jù)成員和函數(shù)成員，然后進(jìn)行詳細(xì)編碼，在主函數(shù)中創(chuàng)建類的對象，調(diào)用適當(dāng)?shù)某蓡T函數(shù)或全局函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 第二章 總體設(shè)計(jì)2.1輸入功能輸入一個(gè)矩陣的行列數(shù)，并依次輸入該矩陣的每行和每列的元素。2.2加法功能能夠?qū)斎氲膬蓚€(gè)矩陣進(jìn)行加法運(yùn)算。2.3 乘法功能能夠?qū)斎氲膬蓚€(gè)矩陣進(jìn)行乘法運(yùn)算。2.4轉(zhuǎn)置功能能夠?qū)斎氲镁仃囘M(jìn)行轉(zhuǎn)置處理。2.5錯(cuò)誤處理根據(jù)你鍵入的矩陣進(jìn)行判斷，發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)報(bào)錯(cuò)，提示輸入錯(cuò)誤。函數(shù)功能圖主函數(shù)輸出提示matrix類提示輸出加法運(yùn)算乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)置運(yùn)算圖2.1 第三章 類的設(shè)計(jì)3.1 matrix類的設(shè)計(jì)class matrixprivat

5、e: double *data; /二維矩陣數(shù)據(jù)數(shù)組指針 int m,n;/矩陣的行數(shù)，列數(shù)public:matrix()；/無參構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！無參構(gòu)造函數(shù)，無參構(gòu)造函數(shù)是自己定義的構(gòu)造函數(shù)，只是構(gòu)造函數(shù)是沒有參數(shù)的，不用向函數(shù)傳遞數(shù)值或地址matrix(int row, int line)；/帶參構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！動態(tài)分配二維數(shù)組空間,構(gòu)造m行n列的矩陣(構(gòu)造函數(shù)) matrix(matrix &com)；/ 拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！定義拷貝函數(shù)，拷貝構(gòu)造函數(shù)要調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造函數(shù)和成員函數(shù)matrix()/析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用!析構(gòu)函數(shù)void getdata();matrix opera

6、tor +(matrix);/矩陣加法，如果矩陣不匹配無法相加需要給出出錯(cuò)信息 matrix operator -(matrix);/矩陣減法，如果矩陣不匹配無法相減需要給出出錯(cuò)信息matrix operator *(matrix);/矩陣乘法，如果矩陣不匹配無法相乘需要給出出錯(cuò)信息friend void operator !(matrix); /矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算void print();/輸出結(jié)果; 第四章 詳細(xì)設(shè)計(jì)4.1工程視圖說明有幾個(gè)源代碼文件，可以截取工程文件視圖表示 圖4.1.1 工程文件視圖 4.2類圖視圖每個(gè)文件包含哪些類和函數(shù)，可以截圖說明圖4.2.14.3 函數(shù)的調(diào)用關(guān)系函數(shù)的

7、調(diào)用關(guān)系如圖4.3所示main輸入函數(shù)類函數(shù)矩陣加函數(shù)矩陣減函數(shù)矩陣乘函數(shù)矩陣轉(zhuǎn)置函數(shù)輸出函數(shù)圖4.3 4.4 主程序流程圖提示進(jìn)入系統(tǒng)輸入元素顯示矩陣圖4.4.14.5 主要算法的流程圖4.5.1加法模塊程序?qū)⑹紫扰袛鄡蓚€(gè)矩陣之間的行與列是否相對應(yīng)，如果不對應(yīng)，程序?qū)⑻崾居脩糨斎脲e(cuò)誤，如果相對應(yīng)，再進(jìn)行循環(huán)操作，讓兩個(gè)矩陣相對應(yīng)的元素相加。加法模塊的流程下圖4.5.1所示行或列相對應(yīng)元素相加提示錯(cuò)誤判斷圖4.5.14.5.2乘法模塊首先模塊將判斷兩個(gè)矩陣之間的行與列是否相對應(yīng)，如果不對應(yīng)，程序?qū)⑻崾居脩糨斎脲e(cuò)誤，如果相對應(yīng)，再進(jìn)行循環(huán)操作，讓兩個(gè)矩陣相對應(yīng)的元素相乘 ，直到不符合條件為止。乘

8、法模塊的流程下圖4.5.2所示行或列相對應(yīng)元素相乘提示錯(cuò)誤判斷結(jié)果相加輸出結(jié)果圖4.5.24.5.3轉(zhuǎn)置模塊程序首先創(chuàng)建臨時(shí)對象，用來存儲兩矩陣的積，再判斷是否符合條件，若符合，則將兩矩陣相對應(yīng)的元素進(jìn)行交換，當(dāng)不符合條件時(shí)，退出循環(huán)。轉(zhuǎn)置模塊的流程下圖4.5.3所示創(chuàng)建臨時(shí)對象判斷條件元素交換圖4.5.3 第五章 測試5.1 輸入兩個(gè)二階矩陣這兩個(gè)矩陣可以完成所設(shè)計(jì)的任何運(yùn)算1 2;3 4與5 6;7 8測試程序如圖輸入矩陣1圖5.1按提示輸入矩陣1輸入矩陣2圖5.2按提示輸入矩陣2矩陣1做轉(zhuǎn)置運(yùn)算圖5.3矩陣1的轉(zhuǎn)置矩陣2做轉(zhuǎn)置運(yùn)算圖5.4矩陣2的轉(zhuǎn)置兩矩陣相加圖5.5兩矩陣相加兩矩陣相減

9、圖5.6兩矩陣相減兩矩陣相乘圖5.7兩矩陣相乘5.2再次輸入兩個(gè)矩陣做測試我們知道這兩個(gè)矩陣不能完成加運(yùn)算123;456與12;34;56圖5.2.1輸入兩矩陣圖5.2.2兩矩陣做加、減、乘、轉(zhuǎn)置運(yùn)算 第六章 總結(jié)這個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)了對矩陣進(jìn)行輸入，加法，乘法，轉(zhuǎn)置運(yùn)算的功能。在設(shè)計(jì)的過程中，我感覺自己收獲挺大的，從一開始的迷茫，不知道從何下手到把程序中的幾個(gè)模塊編寫出來，所以先研究了幾個(gè)別人的程序，到第二周開始自己編程，但又一次次陷入困境。在整個(gè)程序的編寫過程中。最難的就是加法和乘法這兩個(gè)模塊，這也是我要解決的重點(diǎn)問題。開始編寫加法和乘法時(shí)，很頭疼，去向其他人尋求幫助，在別人的幫助和提示下，我編完

10、了程序，但編譯時(shí)老出錯(cuò)，又不得不向他人請教。這樣的話，整個(gè)程序基本上全部完成了，就剩下完善工作了。雖然設(shè)計(jì)時(shí)完成了，但是我覺得其中還是由一些不足之處：1.警告句。程序中缺少一些警告句，例如:“是否真的相加（y/n）?”。2.有可能的話可以分開頁面做不同的程序，通過不同的提示進(jìn)入不同的功能。整個(gè)程序完成了，還有很多不完善的地方，希望自己以后辦事的時(shí)候要認(rèn)真，仔細(xì)，考慮周全。短短的兩周課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是這段時(shí)間里，我又學(xué)到了更多c +的知識，如:類，文件流等，我認(rèn)識到要想學(xué)好計(jì)算機(jī)就要重視實(shí)踐操作，不僅僅是學(xué)習(xí)c+語言，還是其它的語言，以及其它的計(jì)算機(jī)方面的知識都要重在實(shí)踐，所以后在學(xué)習(xí)過程中，

11、我會更加注視實(shí)踐操作，使自己便好地學(xué)好計(jì)算機(jī)。同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)我的好多不足之處，我也被提醒以后辦事的時(shí)候要認(rèn)真，仔細(xì)，考慮周全。經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)，我看到了互幫互助的重要性。這一點(diǎn)會讓我終生受益。附錄：程序代碼#include <iostream>#include <math.h> /cmath是一個(gè)包含了許多數(shù)學(xué)函數(shù)的庫文件，就像iostream一樣，是庫文件，程序中必然會有直接調(diào)用但是沒定義的數(shù)學(xué)函數(shù)，就是應(yīng)為有這個(gè)頭文件using namespace std;/命名空間class matrixprivate: double *data; /二維矩陣數(shù)據(jù)數(shù)組指針 int

12、 m,n;/矩陣的行數(shù)，列數(shù)public:matrix()/cout<<"無參構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！"<<endl;int i,j; data = new double*m; for (i=0;i<m;i+) datai=new doublen; for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列dataij=0;/無參構(gòu)造函數(shù)，無參構(gòu)造函數(shù)是自己定義的構(gòu)造函數(shù)，只是構(gòu)造函數(shù)是沒有參數(shù)的，不用向函數(shù)傳遞數(shù)值或地址 matrix(int row, int line) /動態(tài)分配二維數(shù)組空間,構(gòu)造m行n列的矩陣(構(gòu)造函數(shù))

13、m=row;n=line;/cout<<"帶參構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！"<<endl;int i,j; data = new double*m; for (i=0;i<m;i+) datai=new doublen; for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列dataij=0; matrix(matrix &com)/定義拷貝函數(shù)，拷貝構(gòu)造函數(shù)要調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造函數(shù)和成員函數(shù)/cout<<"拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用！"<<endl;int i,j;m=com.m;n=

14、com.n; data = new double*m; for (i=0;i<m;i+) datai=new doublen; for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列dataij=com.dataij;/*matrix()/析構(gòu)函數(shù) int i;for(i=0;i<m;i+)delete datai;/cout<<"析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用!"<<endl; */void getdata();matrix operator +(matrix);/矩陣加法，如果矩陣不匹配無法相加需要給出出錯(cuò)信息matrix

15、operator -(matrix);/矩陣減法，如果矩陣不匹配無法相減需要給出出錯(cuò)信息matrix operator *(matrix);/矩陣乘法，如果矩陣不匹配無法相乘需要給出出錯(cuò)信息friend void operator !(matrix); /矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算void print();/輸出結(jié)果;void matrix:getdata()int i,j;cout<<"輸入矩陣數(shù)據(jù)："<<endl;for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列cout<<"data"<&l

16、t;i<<""<<""<<j<<" = "cin>>dataij;cout<<"矩陣已輸入!"<<endl;void matrix:print()int i,j;for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列cout<<dataij<<" "cout<<endl;/矩陣的加法的重載matrix matrix:operator +(matrix

17、c)tryint error=1;if(m=c.m&&n=c.n)matrix temp(m,n);int i,j; for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列temp.dataij=dataij+c.dataij;return temp;else throw error;catch(int)cout<<"兩矩陣行列不對應(yīng)相等!無法相加!"<<endl;matrix matrix:operator -(matrix c)tryint error=1;if(m=c.m&&n=c.n)

18、matrix temp(m,n);int i,j; for(i=0;i<m;i+)/行for(j=0;j<n;j+)/列temp.dataij=dataij-c.dataij;return temp;else throw error;catch(int)cout<<"兩矩陣行列不對應(yīng)相等!無法相減!"<<endl;matrix matrix:operator *(matrix c)int error=1;tryif(m=c.n)matrix t(m,c.n);int i,j,k;for(i=0;i<m;i+)for(j=0;j<

19、;c.n;j+)for(k=0;k<n;k+)t.dataij+=dataik*c.datakj;return t;else throw error;catch(int )cout<<"兩矩陣不滿足相乘的條件!"<<endl;/在一個(gè)類中重單目運(yùn)算符，則無需指定參數(shù)，因?yàn)閰?shù)就是類對象本身void operator !(matrix c)double te;int i,j;if(c.m=c.n)for(i=0;i<c.m;i+)/行for(j=i;j<c.n;j+)/列te=c.dataij;c.dataij=c.dataji;c.

20、dataji=te;c.print();cout<<"原矩陣內(nèi)的數(shù)據(jù)已被改變!"<<endl;else matrix temp(c.n,c.m);for(i=0;i<c.n;i+)for(j=0;j<c.m;j+)temp.dataij=c.dataji;temp.print();cout<<endl;cout<<"原矩陣內(nèi)的數(shù)據(jù)未被改變!"<<endl;return ;cout<<"友元函數(shù)'operator !'被調(diào)用!"<<endl;int main(void)int raw1,line1,raw2,line2;cout<<"輸入第一個(gè)矩陣的相關(guān)參數(shù)："<<endl;cout<<"行數(shù)："cin>>raw1;cout<<"列數(shù)："cin>>line1;matrix c1(raw1,li