C++面向对象程序设计实践——任务与指导书(3)
实验4：继承与多态
- 目的
(1)加深对封装、继承与派生概念的理解，了解在程序设计中的应用场合；
(2)熟悉派生类的语法规则，掌握在继承关系下，派生类应承担的工作和对各种成员的访问方法；
(3)了解在类层次中，基类与派生类的构造与析构次序；
(4)掌握虚函数的定义方法和多态性的概念，理解虚函数引起的动态联编特性；
(5)初步掌握利用基类指针和引用直接访问派生类虚函数的程序设计方法。 - 步骤
对于任务中的每个问题，分析并设计解题思路，编制程序，通过观察和调试工具纠错，运行得到正确结果。 - 内容
最少数量要求：题1必做；题2～题3选一。
4.1
假设公司员工分为：雇员(Employee)、经理(Manager)、技术员(Technician)、销售员(Salesman)和销售经理(SalesManager)，他们分别包括如下属性（其中的姓名长度不定）：
Employee类：姓名、年龄、专业、固定工资
Manager类：姓名、年龄、固定工资、专业、级别、补贴
Technician类：姓名、年龄、固定工资、专业、工作时间、计时工资
Salesman类：姓名、年龄、固定工资、专业、销售额、销售提成比率
SalesManager类：姓名、年龄、固定工资、专业、补贴、销售额、销售提成比率
类中包括的成员函数（要完成操作有）：
(1)构造函数；
(2)析构函数；
(3)输入函数；
(4)输出函数；
(5)计算工资函数，计算工资方法如表2：
表2 工资计算方法
人员类别 固定工资 补贴 计时工资 销售提成
Employee 1500 0 0 0
Manager 8000 2000 0 0
Technician 1000 0 100（或根据实际情况修改） 0
Salesman 500 0 0 5%（或根据实际情况修改）
SaleManager 2000 1000 0 2%（或根据实际情况修改）
提示：找到类之间的共性，用继承或多继承实现。
#include4.2
动物园管理程序设计。假设某动物园有20只笼子用于饲养宠物，包括猫和狗。动物园可以收容宠物，也可以被认领出去。猫和狗都有名字属性和“叫”的方法（方法内涵不同）。
要求用一个数据项（如数组等）管理这20只笼子和其中的宠物，另外编制一个函数bark()，用来根据实际对象调用他们“叫”的方法。
#include 4.3
设计职工信息表
建立职工信息数据，包括职工编号、姓名、性别和年龄。
要求如下：
(1)根据职工信息表，建立只含有姓名和年龄的职工信息简表；
(2)使用继承的方法构造2个类，使用相应的对象数组放置10个职工信息。
(3)编写同名display()成员函数，用来输出数组的内容。
(4)另外编制一个函数print()，用来根据实际对象输出他们的内容。
#include 实验5：运算符重载与流程序设计
- 目的
(1)了解运算符重载的概念与一般方法；
(2)掌握几种常见运算符的重载方法；
(3)了解流的含义和主要流类结构；
(4)掌握构造可流类的方法，即重载输入输出运算符的方法；
(5)掌握简单的流格式控制技术；
(6)掌握文件流的操作方法。 - 步骤
对于任务中的每个问题，分析并设计解题思路，编制程序，通过观察和调试工具纠错，运行得到正确结果。 - 内容
最少数量要求：题1～题2选一；题3～题6选一。
5.1
求解有理数分式方程
有理数就是两个整数的比率，通常表示为a/b。其中a称为分子，b成为分母。要求：
(1)分母不能为0；
(2)分子和分母有公约数，应对其进行简化，也就是约分；
(3)对其进行四则运算；
(4)有理数可以比较大小；
(5)附加：重载<<和>>，能够把分数进行整体输入和输出。
#include5.2
设计字符串类
设计一个自己的字符串类(String)。要求：
(1)各种串操作（子串操作、串复制、串连接），对字符串的界限进行检查和处理；
(2)以复制方式实现串赋值，避免不同指针共享字符串的情况，提高数据的独立性；
(3)使用合适的运算符定义字符串的操作（例如，使用==、>=、<等等）
(4)可以定义一些高层次的操作，例如子串操作、模式匹配
#include5.3
修改实验2中定义的集合类，将部分方法修改为重载运算，包括：
(1)Add修改为<<，功能是添加一个元素；
(2)Remove修改为>>，功能是一个元素；
(3)Assign修改为=，功能是集合赋值;
(4)EqualTo修改为==，功能是判别集合是否相等（即是否有相同的元素）；
(5)Intersect修改为*，功能是求集合的交集；
(6)Union修改为+，功能是求集合的并集。
此外，为该类添加如下重载运算符方法：
(1)!=：功能是判别两个集合是否不相等；
(2)<：功能是判别一个集合是否为另一个集合的真子集；
(3)<=：功能判别一个集合是否为另一个集合的子集。
(4)-：功能是计算两个集合的差集。
#include 5.4
修改实验2中定义的大整数类，实现大整数的赋值、加、减、取负、大于、小于、大于等于、小于等于、自加、相等、不相等运算的重载，并为其增加输入和输出重载运算符方法。
#include str2返回正数
if (t < 0)
{
ret.flag = false;
string tmp = lvalues;
lvalues = rvalues;
rvalues = tmp;
}
else if (t == 0)
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
else
{
ret.flag = true;
}
//处理本质情况
unsigned int j;
lsize = lvalues.size();
string res = "";
reverse(lvalues.begin(), lvalues.end());//颠倒字符串，以方便从低位算起计算
reverse(rvalues.begin(), rvalues.end());
for (i = 0; i < lsize; i++)
{
if (lvalues[i] < rvalues[i])//不足，向前借一维
{
j = 1;
while(lvalues[i+j] == '0')
{
lvalues[i+j] = '9';
j++;
}
lvalues[i+j] -= 1;
res = res + char(lvalues[i] + ':' - rvalues[i]);
}
else
{
res = res + char(lvalues[i] - rvalues[i] + '0');
}
}
reverse(res.begin(), res.end());
res.erase(0, res.find_first_not_of('0'));//去掉前导零
ret.values = res;
return ret;
}
/*
两个正整数相乘
*/
BigInt BigInt::operator*(const BigInt& rhs)
{
BigInt ret;
string lvalues(values), rvalues(rhs.values);
//处理0或结果正负
if (lvalues == "0" || rvalues == "0")
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
if(flag==false||rhs.flag==false)
{
ret.flag=false;
}
//处理特殊情况
unsigned int lsize, rsize;
lsize = lvalues.size();
rsize = rvalues.size();
string temp;
BigInt res, itemp;
//让lvalues的长度最长
if (lvalues < rvalues)
{
temp = lvalues;
lvalues = rvalues;
rvalues = temp;
lsize = lvalues.size();
rsize = rvalues.size();
}
//处理本质情况
int i, j, n1, n2, n3, t;
reverse(lvalues.begin(), lvalues.end());//颠倒字符串
reverse(rvalues.begin(), rvalues.end());
for (i = 0; i < rsize; i++)
{
temp = "";
n1 = n2 = n3 = 0;
for (j = 0; j < i; j++)
{
temp = temp + "0";
}
n3 = rvalues[i] - '0';
for (j = 0; j < lsize; j++)
{
t = (n3*(lvalues[j] - '0') + n2);
n1 = t % 10;//n1记录当前位置的值
n2 = t / 10;//n2记录进位的值
temp = temp + char(n1 + '0');
}
if (n2)
{
temp = temp + char(n2 + '0');
}
reverse(temp.begin(), temp.end());
itemp.values = temp;
res = res + itemp;
}
ret.values = res.values;
return ret;
}
/*
两个正整数相除
*/
BigInt BigInt::operator/(const BigInt& rhs)
{
BigInt ret;
string lvalues(values), rvalues(rhs.values);
string quotient;
string temp;
//处理特殊情况
if(rvalues == "0")
{
ret.values = "error";//输出错误
ret.flag = true;
return ret;
}
if(lvalues == "0")
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
if(compare(lvalues, rvalues) < 0)
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
else if(compare(lvalues, rvalues) == 0)
{
ret.values = "1";
ret.flag = true;
return ret;
}
else
{
//处理本质情况
unsigned int lsize, rsize;
lsize = lvalues.size();
rsize = rvalues.size();
int i;
if(rsize > 1) temp.append(lvalues, 0, rsize-1);
for(i = rsize - 1; i < lsize; i++)
{
temp = temp + lvalues[i];
//试商
for(char c = '9'; c >= '0'; c--)
{
BigInt t = (BigInt)rvalues * (BigInt)string(1, c);
BigInt s = (BigInt)temp - t;
if(s.flag == true)
{
temp = s.values;
quotient = quotient + c;
break;
}
}
}
}
//去除前导零
quotient.erase(0, quotient.find_first_not_of('0'));
ret.values = quotient;
ret.flag = true;
return ret;
}
/*
两个正整数取余
*/
BigInt BigInt::operator%(const BigInt& rhs)
{
BigInt ret,kj(values),ki(rhs.values);
string lvalues(values), rvalues(rhs.values);
string quotient;
string temp;
//处理特殊情况
if(rvalues == "0")
{
ret.values = "error";//输出错误
ret.flag = true;
return ret;
}
if(lvalues == "0")
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
if(compare(lvalues, rvalues) < 0)
{
if(flag==false)
{
ret.values=(ki-kj).values;
ret.flag = true;
return ret;
}else{
ret.values = lvalues;
ret.flag = true;
return ret;
}
}
else if(compare(lvalues, rvalues) == 0)
{
ret.values = "0";
ret.flag = true;
return ret;
}
else
{
//处理本质情况
unsigned int lsize, rsize;
lsize = lvalues.size();
rsize = rvalues.size();
int i;
if(rsize > 1) temp.append(lvalues, 0, rsize-1);
for(i = rsize - 1; i < lsize; i++)
{
if(temp=="0"){
temp=lvalues[i];
}else{
temp = temp + lvalues[i];
}
//试商
for(char c = '9'; c >= '0'; c--)
{
BigInt t = (BigInt)rvalues * (BigInt)string(1, c);
BigInt s = (BigInt)temp - t;
if(s.flag == true)
{
//cout<
temp = s.values;
quotient = quotient + c;
break;
}
}
}
}
//去除前导零
quotient.erase(0, quotient.find_first_not_of('0'));
ret.values = temp;
ret.flag = true;
return ret;
}
/*
欧几里德求GCD
*/
BigInt gcd(BigInt a,BigInt b)
{
BigInt stemp;
//cout<
//cout<
if((a-b).flag==false)//判断大小
{
stemp.values=a.values;
a.values=b.values;
b.values=stemp.values;
}
if(b.values=="0") return a;
else return gcd(b,a%b);
}
/*
快速幂
*/
BigInt fast(BigInt a,BigInt b)
{
BigInt aa=a,t("1"),k("2");
// int b2=atoi(b1[lsize-1].c_str());
while(b.values!="0")
{
if((b%k).values!="0")
{
t=t*aa;
}
aa=aa*aa;
b=b/k;
}
return t;
}
/*
快速幂模
*/
BigInt mod_fast(BigInt a,BigInt b,BigInt p)
{
BigInt aa=a,t("1"),k("2");
// int b2=atoi(b1[lsize-1].c_str());
while(b.values!="0")
{
if((b%k).values!="0")
{
t=(t%p)*(aa%p)%p;
}
aa=(aa%p)*(aa%p)%p;
b=b/k;
}
return t%p;
}
/*
扩展欧几里德实现乘法逆
*/
BigInt extgcd(BigInt a, BigInt b, BigInt& x, BigInt& y)
{
BigInt d(a.values);
if(b.values != "0"){
d = extgcd(b, a % b, y, x);
y = y-(a / b) * x;
}else {
x.values = "1";
y.values = "0";
}
return d;
}
BigInt mod_inverse(BigInt a, BigInt m)
{
BigInt x, y;
extgcd(a, m, x, y);
if(x.flag==false)
{
x.flag=true;
x=m-x;
}
return (m + x % m) % m;
}
int main()
{
BigInt a,b,n;
char op;
while(1)
{
cout<<" ._________________. "<<endl
<<" | _______________ | "<<endl
<<" | I I | "<<endl
<<" | I 大整数计算器I | "<<endl
<<" | I_____________I | "<<endl
<<" !_________________! "<<endl
<<" (1) 计算(a+b)&(a+b)mod n "<<endl
<<" (2) 计算(a-b)&(a-b)mod n "<<endl
<<" (3) 计算(a*b)&(a*b)mod n "<<endl
<<" (4) 计算(a/b)&(a/b)mod n "<<endl
<<" (5) 计算(a%b)&(a%b)mod n "<<endl
<<" (6) 计算(a^b)&(a^b)mod n "<<endl
<<" (7) 计算 GCD(a,b) "<<endl
<<" (8) 计算a和n乘法逆值 "<<endl
<<endl
<<" 选择 :" ;
cin >> op;
switch(op)
{
case '1':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a+b的值："<<a+b<<endl;
cout<<"(a+b)mod n的值: "<< (a+b)%n<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '2':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a-b的值："<<a-b<<endl;
cout<<"(a-b)mod n的值: "<< (a-b)%n<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '3':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a*b的值："<<a*b<<endl;
cout<<"(a*b)mod n的值: "<< (a*b)%n<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '4':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a/b的值："<<a/b<<endl;
cout<<"(a/b)mod n的值: "<< (a/b)%n<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '5':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a%b的值："<<a%b<<endl;
cout<<"(a%b)mod n的值: "<< (a%b)%n<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '6':
cout<<"请输入a、b和n的值：\n";
cin>>a>>b>>n;
cout<<endl;
cout<<"a^b的值："<<fast(a,b)<<endl;
cout<<"(a^b)mod n的值: "<<mod_fast(a,b,n)<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '7':
cout<<"请输入a和b的值：\n";
cin>>a>>b;
cout<<endl;
cout<<"GCD(a,b)的值："<<gcd(a,b)<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
case '8':
cout<<"请输入a和n的值：\n";
cin>>a>>n;
cout<<endl;
cout<<"a和n的乘法逆: "<< mod_inverse(a,n)<<endl<<endl<<endl<<endl;
break;
default:break;
}
}
return 0;}
5.5
修改实验 2 中定义的产品类，使该类是可流的。然后，在 main 函数中建立一个由“进货”和“销售”构成的主菜单。进货部分由键盘输入几种商品，用文件流保存到一个产品文件；销售部分读入产品文件中的数据，实现一个二级销售菜单，演示用户任意购买各种商品的过程，并重新更新库存。
题6：修改实验3中定义的电子时钟类，用++，+来修改以有的函数，以实现时间、日期的自加1和加n。
#include 实验6：通用程序设计
- 目的
(1)了解通用程序设计方法的概念；
(2)掌握函数模板的定义与使用；
(3)掌握类模板的定义与使用。 - 步骤
对于任务中的每个问题，分析并设计解题思路，编制程序，通过观察和调试工具纠错，运行得到正确结果。 - 内容
最少数量要求：题1～题2选一；题3必做。
6.1
编写一个函数模板Accumulator，用于实现对一个浮点型数组元素的“累加”。要求：累加方式由一个函数 AccumulateMethod 决定，可能代表两个元素的和、积、平方和等，AccumulateMethod 以函数指针方式传递给 Accumulator，缺省方式为累加求和。
#include6.2
编写一个计算数组元素平均值的函数模板。
#include6.3
将实验 2 的⑸所定义的集合构造成一个类模板。
#include
cin>>a[i]; //做准备
Capacity<int> ca(a,m); //前面准备的实现
cout<<ca.getsize()<<endl;
ca.display();
return 0;
}
实验7：综合程序设计
- 目的
(1)锻炼知识的综合运用能力。
(2)了解一些典型结构的用法。 - 步骤
(1) 对于任务中的每个问题，分析并设计解题思路，编制程序，通过观察和调试工具纠错，运行得到正确结果。
(2) 自行查找资料，通过实例了解代码规范性的具体体现。 - 内容：基本问题程序设计5
最少数量要求：题1～题2选一。
7.1
利用列表设计一个小型电话簿管理程序，要求具有加入联系人、删除联系人、显示电话簿内容和查询联系人电话、存盘等基本功能。
#include 7.2
设计一个学生类 student，包含如下基本信息：
学号、姓名、性别、年龄、成绩
假设学号是从 1 开始连续编码的整数。 为该类重载输入、 输出运算符， 并实现如下功能：
(1)从键盘输入若干学生信息并将其存放到文件中。
(2)按学号检索并显示学生的信息。
(3)按学号检索并修改学生的信息。
(4)显示所有成绩优秀的学生的信息。
# include