南京信息工程大學實驗報告

實驗名稱 類和對象2 實驗日期 2018-4-17 得分 指導教師 耿學華 系 計軟院 專業 計嵌+軟嵌 年級 2017 級 班次 (1) 姓名 施昊陽 學號 20161334026

一、實驗目的

1. 掌握類的設計、定義、實現和測試
2. 深度理解面向對象編程思維與結構化編程思維的不同

二、實驗準備

實驗前，請圍繞以下內容復習/學習指定內容

1. C++程序以項目文件方式組織的多文件結構
   學習教材「5.6.1 節 C++程序的一般組織結構」
2. 編譯預處理指令
   學習教材「5.6.4 節 編譯預處理指令」
3. 類和對象的定義和使用
   復習第 4 章相關內容

三、實驗內容

1. 練習將 C++ 程序以項目文件組織的多文件結構方式編寫
   

   將實驗 3 中的 4-20 以多文件結構方式重寫

2. 基於已有信息，補足並擴充程序，體會面向對象編程與結構化編程思維的不同。 在 graph 文件夾裏提供有三個文件
   基於已有信息，補足並擴充程序，體會面向對象編程與結構化編程思維的不同。
   在 graph 文件夾裏提供有三個文件

要求如下：

• 新建一個項目，添加以上三個文件到項目中。

• 補足 graph.cpp 中類的成員函數 draw()的實現，使得在 main()中對類的測試能夠實現以下顯示效果：

代碼	效果

• 擴展類 Graph 的功能（選做）
  • 支持重新設置顯示的字符、尺寸，每次重新設置後，自動重繪圖形；
  • 支持圖形的前景色、背景色設置和調整；
  • 支持通過方向鍵控制圖形水平移動或垂直移動，等等。

1. 基於需求描述設計、定義並實現類 Fraction，並編寫代碼完成測試。
   具體要求描述如下：
   設計一個類 Fraction 描述分數（兩個整數的比值）
   
   類 Fraction 的數據成員包括兩個 int 型變量 top 和 bottom，分別代表分子和分母。
   
   經過分析後，通過設計和實現接口（即成員函數）實現如下要求：

• 類 Fraction 的基本功能列表
  • 定義 Fraction 類對象時，支持如下形式：
    
    
    提示：通過編寫構造函數實現，並且，基於不同情形，編寫重載構造函數。
  • Faction 類對象能夠進行如下操作：
    • 加、減、乘、除運算
    • 對兩個分數值進行比較運算，返回其大小關系
    • 分數的輸入、輸出
  • 通過定義成員函數來實現。設計每一個成員函數時，從以下幾個方面考慮：
    • 成員函數的功能；
    • 是否需要形參和返回值，如果需要，需要幾個參數，參數的類型是什麽，返回值的類型是什麽
• 類 Fraction 的擴展功能（選做）
  • 對分數進行規範化處理，確保分數在形式上，只有分子為負數，並且，分數值是約簡形式。
    即：
    2/-3 經過規範化處理後，轉換為-2/3
    15/21 經過規範化處理後，轉換為 5/7
    -2/-6 經過規範化處理後，轉換為 1/3
  • 實現分數到十進制之間的轉換
    例如：3/4 會轉換為 0.75 輸出

• 設計並實現好 Fracton 類後，在 main()中測試時，要測試到各種情形，以確保你所設計和實現的類的各項功能都能正常運行。

• 以項目文件組織的多文件結構方式編寫（fraction.h, fraction.cpp, main.cpp）

四、實驗結論

0. 實驗內容 1

• 如何在 Dev-Cpp 中創建多文件結構工程
  • 文件-新建-項目
  • 將 Project.h, Project.cpp, Main.cpp 添加到項目
  • GIF演示
    
• C++ Code: 見上文

• Java Code:

  Complex.java
  package ex1;
  public class Complex {
  private double real;
  private double imaginary;
  
  public Complex(double r0,double i0){
      real = r0;
      imaginary = i0;
  }
  
  public Complex(double r0){
      real = r0;
      imaginary = 0;
  }
  public Complex(Complex c0){
      real = c0.real;
      imaginary = c0.imaginary;
  }
  public void add(Complex c0) {
      real += c0.real;
      imaginary += c0.imaginary;
  }
  public void show() {
      if (imaginary > 0) System.out.println(real + "+" + imaginary + "i");
      else if(imaginary < 0) System.out.println(real + "-" + imaginary + "i");
      else System.out.println(real);
  }
  }

• console：
  

1. 實驗內容 2

• 基於Graph graph1(‘*‘,5);的圖像分析 draw() 算法：
  每一行輸出的符號數為 2X行號+1 ，輸出的空格數為 2X總行號+1 - 每行輸出的符號數。
• 實驗環境：Dev C++ 5.11
• C++ Code:

  • Graph.cpp:

    #define rap(a,b) for(int a=1;a<=b;++a)
    #include<iostream>
    #include"Graph.h"
    using namespace std;
    Graph::Graph(char s,int l){
    sign=s;
    line=l;
    }
    void Graph::draw(){
    rap(i,line){
    int tmp=line-i;
    //cout<<tmp<<endl;
    rap(j,tmp) cout<<" ";
    rap(j,2*i-1)cout<<sign;
    rap(j,tmp) cout<<" ";
    cout<<endl;
    }
    return ;
    }

  • Graph.h:

    class Graph{
    protected:
    char sign;
    int line;       
    public:
    Graph(char s,int l);
    void draw();
    };

  • main.cpp:

    #include "Graph.h"
    int main(){
    Graph graph1('*',5);
    graph1.draw();
    Graph graph2('$',7);
    graph2.draw();
    return 0;
    }

• Java Code:

  • Graph.java:

    public class Graph {
    private static char sign;
    private static int line;
    public Graph(char s, int l) {
    sign = s;
    line = l;
    }
    public void draw() {
    for(int i = 1; i <= line; ++ i) {
        int tmp = line - i;
        for(int j = 1; j <= tmp; ++j) System.out.print(" ");
        for(int j = 1; j <= 2*i-1; ++j) System.out.print(sign);
        for(int j = 1; j <= tmp; ++j) System.out.print(" ");
        System.out.print("\n");
    }
    }
    public void renew(char s, int l) {
    sign = s;
    line = l;
    draw();
    }
    }

  • Main.java:

    public static void main(String[] args) {
    // TODO 自動生成的方法存根
    Graph graph1=new Graph('*', 5);
    graph1.draw();
    Graph graph2=new Graph('$', 7);
    graph2.draw();
    graph2.renew('%', 8);
    }

• console:
  

• 選做部分：
  • 重新設置顯示的字符、尺寸：
    • Code(Graph.h):void rewrite(char s,int l);

    • Code(Graph.cpp):

      void Graph::rewrite(char s,int l){
      sign=s;
      line=l;
      draw();
      } 

    • Code(Main.cpp):graph2.rewrite(‘%‘,8);

    • 演示:
      

  • 支持圖形的前景色、背景色設置和調整；

    • 設置console輸出的顏色：

      HANDLE consolehwnd=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
      SetConsoleTextAttribute(consolehwnd,Color);

      其中color為8位二進制數，高位存放前景色，低位存放背景色。
    • 顏色編號

    • Code(Graph.h):

      protected unsigned int forecolor,backcolor;
      int str2color(string a);

    • Code(Graph.cpp):

      int Graph::str2color(string a)
      {
      if (strcasecmp(a.c_str(), "black") == 0)return 0;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "blue") == 0)return 1;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "green") == 0)return 2;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "lackblue") == 0)return 3;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "red") == 0)return 4;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "purple") == 0)return 5;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "yellow") == 0)return 6;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "white") == 0)return 7;
      if (strcasecmp(a.c_str(), "grey") == 0)return 8;
      return 0;
      }
      void Graph::setcolor(string fore, string back){
      forecolor=str2color(fore);
      backcolor=str2color(back);
      }
      void Graph::draw(){
      HANDLE consolehwnd=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
      SetConsoleTextAttribute(consolehwnd,(forecolor<<4)+backcolor);
      }

    • Code(Main.cpp):

      #include "Graph.h"
      int main(){
      Graph graph1('*',5);
      graph1.setcolor("white","red");
      graph1.draw();
      Graph graph2('$',7);
      graph2.setcolor("blue","yello");
      graph2.draw();
      graph2.setcolor("grey","green");
      graph2.rewrite('%',8);
      return 0;
      }

    • console:
      

  • 方向鍵控制圖形移動:

    • Code(Main.cpp):

      while(1){
      int ch=getch();
      switch(ch){
      case 72:if(offsety>0)offsety--;break;
      case 75:if(offsetx>0)offsetx--;break;
      case 77:offsetx++;break;
      case 80:offsety++;break;
      }
      system("cls"); 
      graph2.redraw(offsetx,offsety);
      }

    • Code(Graph.h):void redraw(int x,int y);

    • Code(Graph.cpp):

      void Graph::redraw(int x,int y){
      rap(j,y)cout<<endl;
      rap(i,line){
      int tmp=line-i;
      rap(j,x)cout<<" ";
      rap(j,tmp) cout<<" ";
      rap(j,2*i-1)cout<<sign;
      rap(j,tmp) cout<<" ";
      cout<<endl;
      }
      }

    • 演示GIF:
      

2. 實驗內容 3

• UML類圖：
  
• Code:

  • Fraction.java

    package ex3;
    import java.util.Scanner;
    public class Fraction {
    private int top;
    private int bottom;
    private int gcd(int a, int b) {
    return a % b == 0 ? b : gcd(b, a%b);
    }
    private int abs(int a) {
    return a > 0 ? a : -a;
    }
    public Fraction(int t, int b) {
    top = t;
    bottom = b;
    }
    public Fraction(int t) {
    top = t;
    bottom = 1;
    }
    public Fraction() {
    top = 0;
    bottom = 1;
    }
    public void simplify() {
    if(bottom < 0) { 
        top = - top;
        bottom = - bottom;
    }
    int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
    top /= g;
    bottom /= g;
    }
    public void add(Fraction c0) {
    bottom = bottom * c0.bottom;
    top = top * c0.bottom + c0.top * bottom;
    simplify();
    }
    public void subtract(Fraction c0) {
    bottom = bottom * c0.bottom;
    top = top * c0.bottom - c0.top * bottom;
    if(bottom < 0) { 
        top = - top;
        bottom = - bottom;
    }
    simplify();
    }
    public void multiple(Fraction c0) {
    top *= c0.top;
    bottom *= c0.bottom;
    simplify();
    }
    public void divde(Fraction c0) {
    if(c0.top == 0) {
        System.out.println("Error: Zero can't be divided.");
        return ;
    }
    top *= c0.bottom;
    bottom *= c0.top;
    simplify();
    }
    public boolean compare(Fraction c0) {
    return top * gcd(bottom, c0.bottom) - c0.top 
            * gcd(bottom, c0.bottom) > 0 ? true : false;
    }
    @SuppressWarnings("resource")
    public void readln() {
    Scanner sc=new Scanner(System.in);
    System.out.println("Plz input the Numerator and Denominator");
    top = sc.nextInt();
    int tmp = sc.nextInt();
    while (tmp == 0) {
        System.out.println("Zero can't be the Denominator, plz try again!");
        tmp = sc.nextInt();
    }
    bottom = tmp;
    }
    public void writeln() {
    if(bottom != 1) System.out.println(top + "/" + bottom);
    else System.out.println(top);
    }
    public double todecimal() {
    return (double)top/bottom;
    }
    }

  • Main.java

    package ex3;
    public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    // TODO 自動生成的方法存根
    Fraction c1 = new Fraction (11,22);
    Fraction c2 = new Fraction (4);
    Fraction c3 = new Fraction ();
    c1.add(c2);
    c1.writeln();
    c1.subtract(c2);
    c1.writeln();
    c1.multiple(c2);
    System.out.println(c1.todecimal());
    c1.writeln();
    c1.divde(c2);
    c1.writeln();
    }
    }

  • Fraction.h

    #include<iostream>
    #include<cmath>
    using namespace std;
    class Fraction
    {
    protected:
    int top, bottom;
    int gcd(int a, int b);
    public:
    Fraction(int t, int b);
    Fraction(int t);
    Fraction();
    void simplify();
    void add(Fraction c0);
    void subtract(Fraction c0);
    void multiple(Fraction c0);
    void divde(Fraction c0);
    bool compare(Fraction c0);
    void readln();
    void writeln();
    double todecimal();
    };

  • Fraction.cpp

    int Fraction::gcd(int a, int b) {
    return a % b == 0 ? b : gcd(b, a%b);
    }
    Fraction::Fraction(int t, int b) {
    top = t;
    bottom = b;
    }
    Fraction::Fraction(int t) {
    top = t;
    bottom = 1;
    }
    Fraction::Fraction() {
    top = 0;
    bottom = 1;
    }
    void Fraction::simplify() {
    if(bottom < 0) {
    top = - top;
    bottom = - bottom;
    }
    int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
    top /= g;
    bottom /= g;
    }
    void Fraction::add(Fraction c0) {
    bottom = bottom * c0.bottom;
    top = top * c0.bottom + c0.top * bottom;
    simplify();
    }
    void Fraction::subtract(Fraction c0) {
    bottom = bottom * c0.bottom;
    top = top * c0.bottom - c0.top * bottom;
    if(bottom < 0) {
    top = - top;
    bottom = - bottom;
    }
    simplify();
    }
    void Fraction::multiple(Fraction c0) {
    top *= c0.top;
    bottom *= c0.bottom;
    simplify();
    }
    void Fraction::divde(Fraction c0) {
    if(c0.top == 0) {
    cout << "Error: Zero can't be divided.\n";
    return ;
    }
    top *= c0.bottom;
    bottom *= c0.top;
    simplify();
    }
    bool Fraction::compare(Fraction c0) {
    return top * gcd(bottom, c0.bottom) - c0.top* gcd(bottom, c0.bottom) > 0 ? true : false;
    }
    void Fraction::readln() {
    cout << "Plz input the Numerator and Denominator" << endl;
    cin >> top;
    int tmp;
    cin >> tmp;
    while (tmp == 0) {
    cout << "Zero can't be the Denominator, plz try again!" << endl;
    cin >> tmp;
    }
    bottom = tmp;
    }
    void Fraction::writeln() {
    if(bottom != 1) cout << top << "/" << bottom << endl;
    else cout << top <<endl;
    }
    double Fraction::todecimal() {
    return (double)top / bottom;
    }

  • Main.cpp

    #include "Fraction.h"
    #include <iomanip>
    int main() {
    Fraction c1 (11,-22);
    Fraction c2 (4);
    Fraction c3 ;
    c1.writeln();
    c1.add(c2);
    c1.writeln();
    cout << fixed<< setprecision(2) << c1.todecimal() << endl;
    c1.subtract(c2);
    c1.writeln();
    c1.multiple(c2);
    c1.writeln();
    c1.divde(c2);
    c1.writeln();
    return 0;
    }

• console:
  
• 選做部分：

  • 規劃化處理:

    void Fraction:: simplify() {
    if(bottom < 0) {
    top = - top;
    bottom = - bottom;
    }
    int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
    top /= g;
    bottom /= g;
    }

  • 轉換為十進制：

    double Fraction:: todecimal() {
    return (double)top / bottom;
    }

五、實驗總結與體會

• 多文件結構式的項目在日後實際開發中更容易進行多人合作。
• 作為從C++衍生出來的Java，所有東西都必須置入一個類，沒有類聲明，只有類定義。
• My pleasure to participate in the design of this experiment~
  

[0415] C++簡單程序設計-4 類和對象2