向量類的設計與實現(xiàn)

1、封 皮（按學校要求手工填寫） 成 績 評 定 表學生姓名邵澤宇班級學號1203060107專 業(yè)通信工程課程設計題目向量類的設計與實現(xiàn)評語組長簽字：成績?nèi)掌?20 年 月 日課程設計任務書學 院信息科學與工程專 業(yè)通信工程學生姓名邵澤宇班級學號1203060107課程設計題目向量類的設計與實現(xiàn)實踐教學要求與任務1.構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)n維向量初始化構(gòu)造。這里n可變。2.析構(gòu)函數(shù)實現(xiàn)向量動態(tài)存儲釋放。3.拷貝函數(shù)實現(xiàn)向量的拷貝構(gòu)造。4.重載賦值運算符=。實現(xiàn)兩個向量之間的賦值。5.編寫成員函數(shù)求兩個向量內(nèi)積。6.編寫成員函數(shù)求兩個向量外積。7.編寫成員函數(shù)求兩個向量的和。8.編寫成員函數(shù)求兩個向量的差。

2、9.編寫成員函數(shù)判斷兩個向量之間的線性相關(guān)性。0.編寫一個主函數(shù)測試多項式類的上述功能。工作計劃與進度安排第17周：分析題目，查閱課題相關(guān)資料，進行類設計、算法設計；第18周：程序的設計、調(diào)試與實現(xiàn)；第19周：程序測試與分析，撰寫課程設計報告，進行答辯驗收。指導教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日摘 要很多自然科學和工程技術(shù)中的問題的解決最終都歸結(jié)到向量問題的處理，向量在解物理中的許多問題例如物理中力、速度、加速度、位移都是利用向量解決合力、合速度之類的問題。本文采用C+語言實現(xiàn)了對向量的基本操作，采用Visual C+ 6.0的控制臺工程

3、和MFC工程分別實現(xiàn)了對向量的處理。關(guān)鍵詞：隊列；類模板；控制臺工程；MFC工程目 錄1 需求分析12 算法基本原理13 類設計14 基于控制臺的應用程序24.1 類的接口設計24.2 類的實現(xiàn)34.3 主函數(shù)設計54.4 基于控制臺的應用程序測試65 基于MFC的應用程序95.1 基于MFC的應用程序設計95.1.1 MFC程序界面設計95.1.2 MFC程序代碼設計105.2基于MFC的應用程序測試11結(jié) 論14參考文獻151. 需求分析1.向量英文：Vector，又叫矢量，顧名思義，有方向的量。但是在計算機里vector又可以翻譯為容器，或者說理解為容器，其實這不是一種很好的理解么，純數(shù)

4、學上的向量可以由2維3維推廣到多維，實際上它不就是一個實數(shù)的容器，在推廣到其他領(lǐng)域，向量即一個若干相關(guān)因素的容器，也就是說向量可以應用在很多領(lǐng)域中，可以輕松直觀的描述事物的信息，也可以存放信息，例如，二維三維中可以描述點（坐標），物體的位置，描述顏色（RGB，紅綠藍，），在多維的話，可描述的范圍就更廣了，最簡單的如描述一個人的性格，或者能力。 2.類是C+中十分重要的概念。它是實現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O計的基礎(chǔ)。C+對C的改進。最重要的就是增加了“類”這樣一種類型。類是所有面向?qū)ο蟮恼Z言的共同特征。所有面向?qū)ο蟮恼Z言都提供了這種類型。如果一種計算機語言中不包含類。它就不能稱為面向?qū)ο蟮恼Z言。2. 算法

5、基本原理1.初始化一個名叫XiangL的類。為了便于類中的成員更改及操作。將要用的兩個向量數(shù)組設為public型。即xN和yN。另外由于n維向量的n值需要多次重復利用?？梢园裯設為全局變量。2.析構(gòu)函數(shù)為了實現(xiàn)向量動態(tài)存儲釋放。其實可以直接讓其函數(shù)體內(nèi)為空。3.拷貝函數(shù)實現(xiàn)向量的拷貝構(gòu)造。為了方便實現(xiàn)。用了一個選擇語句讓用戶選擇要拷貝的是x還是y向量。4.重載賦值運算符=。實現(xiàn)兩個向量之間的賦值。為了方便返回值。定義了一個XLAdd類。其類里有個公有成員數(shù)組。便于實現(xiàn)賦值后的輸出。5.編寫成員函數(shù)求兩個向量內(nèi)積。利用for循環(huán)實現(xiàn)對兩個向量的內(nèi)積求和。6.編寫成員函數(shù)求兩個向量外積。由于內(nèi)積=

6、|a|*|b|*cosa。而外積=|a|*|b|*sina。而上面已經(jīng)求了內(nèi)積。根據(jù)上面的關(guān)系可推導出外積。7.編寫成員函數(shù)求兩個向量的和。利用for循環(huán)實現(xiàn)。8.編寫成員函數(shù)求兩個向量的差。利用for循環(huán)實現(xiàn)。9.編寫成員函數(shù)判斷兩個向量之間的線性相關(guān)性。為了簡化判斷。選擇向量的前幾項進行判斷。另外如果內(nèi)積為零的話。直接表示為兩個向量是垂直的關(guān)系。3. 類設計 1.對于基類XiangL來講。為了方便實現(xiàn)操作。我們只是設了公有成員。有公有成員數(shù)據(jù) xN、yN用于存放向量。其余則為公有函數(shù)。XingL()為構(gòu)造函數(shù)。XLCopy(int a,int b,int d)為拷貝函數(shù)。XLAdd ope

7、rator =(int a)為運算符”=”的重載。XLNeiJi(int a,int b,int d)為求兩個向量的內(nèi)積的函數(shù)。XLWaiJi(int a,int b,int c,int d)為求兩個向量的外積的函數(shù)。XLPlus(int a,int b,int d)為求兩個向量的和的函數(shù)。XLRedu(int a,int b,int d)為求兩個向量的差的函數(shù)。XLPanDuan(int a,int b,int c); 為判斷兩個向量的線性關(guān)系的函數(shù)。XiangL()析構(gòu)函數(shù)。 2.至于外加的類XLAdd。了額方便進行對于”=”重載后能有很好的一個返回值而加的。其含有一個公有成員數(shù)據(jù)dN。用

8、于存放一個向量。便于其的輸出與處理。4.基于控制臺的應用程序整個程序分為三個大部分。第一個部分即為對類XiangL的定義。第二個部分則是對類XiangL中的各個成員函數(shù)進行定義。第三個部分即為主函數(shù)，主函數(shù)中用了switch語句讓用戶選擇要執(zhí)行的函數(shù)。4.1 類的初始定義#include#includeusing namespace std;#define N 100int n;class XLAdd /備用的向量類。public: int dN;class XiangL /類XiangL的聲明。public: int xN,yN; XiangL(); /構(gòu)造函數(shù)。void XLCopy(in

9、t a,int b,int d); /拷貝函數(shù)。XLAdd operator =(int a); /運算符”=”的重載。int XLNeiJi(int a,int b,int d); /求兩個向量的內(nèi)積。float XLWaiJi(int a,int b,int c,int d); /求兩個向量的外積。void XLPlus(int a,int b,int d); /求兩個向量的和。void XLRedu(int a,int b,int d); /求兩個向量的差。 void XLPanDuan(int a,int b,int c); /判斷兩個向量的線性關(guān)系。XiangL(); /析構(gòu)函數(shù)。s

10、;4.2 類的實現(xiàn)XiangL :XiangL()XiangL :XiangL()void XiangL :XLCopy(int a,int b,int d) /拷貝函數(shù)。int i; char c;int zN;cout選擇要拷貝的向量。選x或y。c;switch(c)case x: for(i=0;id;i+) zi=ai; break;case y: for(i=0;id;i+) zi=bi; break;default :break;XLaddPrint(z,d);XLAdd XiangL :operator =(int a) /重載=。int i;XLAdd b;for(i=0;in

11、;i+)b.di=ai;return b;int XiangL :XLNeiJi(int a,int b,int d) /求內(nèi)積。int i,c;c=0;for(i=0;id;i+)c+=(ai*bi);return c;float XiangL :XLWaiJi(int a,int b,int c,int d) /求外積。int i,sx,sy;sx=0; sy=0;double s1,s2,z,y;for(i=0;id;i+)sx+=(ai*ai);sy+=(bi*bi);s1=sqrt(float)sx); s2=sqrt(float)sy); z=(float)acos(c/(s1*s

12、2);y=(float)sin(z)*(s1*s2);return y;Void XiangL:XLPlus(int a,int b,int d) /求和。int i; int yN;for(i=0;id;i+)yi=ai+bi;XLaddPrint(y,d);Void XiangL :XLRedu(int a,int b,int d) /求差。int i; int yN;for(i=0;in;i+)yi=ai-bi;XLaddPrint(y,d);Void XiangL :XLPanDuan(int a,int b,int c) /判斷線性關(guān)系。if(c=0) cout垂直。endl;els

13、e if(a0/a0)=(b1/b1) cout平行或在一條線。endl;else cout無線性關(guān)系。endl;void XLaddPrint(int r,int b) /輸出向量。int i;cout向量為。(;for(i=0;ib;i+)coutri,;cout)endl;int IfContinue() /判斷是否繼續(xù)執(zhí)行函數(shù)的函數(shù)。char i;cout繼續(xù)執(zhí)行函數(shù)請輸入Y/y:i;if(i=Y|i=y) return 0;else exit(1);4.3 主函數(shù)的設計#include#includeusing namespace std;#define N 100int n;voi

14、d main()int i,c,n;XiangL z;int aN,bN;while(1) cout1 初始化。 2 進行拷貝。 3 重載=。 ; cout4 求內(nèi)積。5 求外積。6 求和。7 求差。8 表示線性相關(guān)性。c; i=s.XLNeiJi(a,b,n); switch(c) case 1:cout請輸入n維向量的n值:n;cout請輸入x向量其向量有n個值。endl; /輸入值。 for(i=0;iai; cout請輸入y向量 其向量有n個值。endl; for(i=0;ibi; IfContinue(); break; case 2: s.XLCopy(a,b,n); IfCont

15、inue();break; case 3: z=a; XLaddPrint(a,n);IfContinue();break; case 4: cout內(nèi)積為。s.XLNeiJi(a,b,n)endl; IfContinue();break; case 5: cout外積為。s.XLWaiJi(a,b,i,n)endl; IfContinue();break; case 6: s.XLPlus(a,b,n); IfContinue();break; case 7: s.XLRedu(a,b,n); IfContinue();break; case 8: s.XLPanDuan(a,b,i); I

16、fContinue();break; default: break; 4.4 基于控制臺的應用程序測試程序運行結(jié)果如圖13所示。圖1圖2圖35.1基于MFC的應用程序設計5.1.1 MFC程序界面設計首先在VC中建立MFC AppWizard（exe）工程，名稱為向量，并在向?qū)У腟tep1中選擇Dialog based，即建立基于對話框的應用程序，如下圖45所示。圖4 建立MFC AppWizard（exe）工程圖5 建立基于對話框的應用程序?qū)υ捒蛸Y源中的默認對話框利用工具箱改造成如下界面，如圖6所示。圖6所示的界面中包含了個Static Text控件，個Button控件，和14個Edit

17、Box控件，控件的基本信息列表如下表1所示。表1 控件基本信息控件類別控件ID控件Caption說明Static TextIDC_STATIC向量x：向量y：ButtonIDC_BUTTON_Plus計算向量相加IDC_BUTTON_Redu計算向量相減IDC_BUTTON_NeiJi計算兩個向量的內(nèi)積IDC_BUTTON_WaiJi計算兩個向量的外積Edit BoxIDC_EDIT_A00 IDC_EDIT_A11用于存放向量IDC_EDIT_b0用于存放內(nèi)積IDC_EDIT_c0用于存放外積 MFC程序代碼設計為了能夠?qū)υ捒蚪缑嫔系目丶軌蚺c代碼聯(lián)系起來，需要為14個Edit Box控件

18、建立Member Variables，按Ctrl+w鍵進入MFC ClassWizard界面，選擇Member Variables選項卡，可顯示成員變量設置界面。通過該界面設置與14個Edit Box控件對應的成員變量，具體如表2所示。表2 控件基本信息控件ID成員變量類型成員變量名稱IDC_EDIT_A01IDC_EDIT_A3intx_1 x_3IDC_EDIT_A04IDC_EDIT_A6inty_1y_3IDC_EDIT_A07IDC_EDIT_A9inth_1 h_3IDC_EDIT_A10IDC_EDIT_A12intc_1 c_3IDC_EDIT_b0inti_NJIDC_EDI

19、T_c0floatf_WJ下面是編寫代碼的重要階段，可以借鑒在設計基于DOS界面的控制臺應用程序的代碼，并將其作必要的改寫，具體改寫的步驟與內(nèi)容如下。1. 編寫求和的消息處理函數(shù)，實現(xiàn)向量求和，具體代碼如下void CMyDlg:OnAddPlus() / TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(true);h_1 = x_1+y_1;h_2 = x_2+y_2;h_3 = x_3+y_3;UpdateData(false);2. 編寫求差的消息處理函數(shù)，實現(xiàn)向量求差，具體代碼如下void CMyDlg:O

20、nReduceXL() / TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(true);c_1 = x_1-y_1;c_2 = x_2-y_2;c_3 = x_3-y_3;UpdateData(false);3. 編寫求內(nèi)積的消息處理函數(shù)，實現(xiàn)求兩個向量的內(nèi)積，具體代碼如下void CMyDlg:OnNeiJiXL() / TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(true);i_NJ = (x_1*y_1) + (x_2*y_2

21、) + (x_3*y_3);UpdateData(false);4. 編寫求外積的消息處理函數(shù)，實現(xiàn)求兩個向量的外積，具體代碼如下void CMyDlg:OnWaiJiXL() / TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(true);int sx,sy;sx=0; sy=0;double s1,s2,z;sx=(x_1*x_1)+(x_2*x_2)+(x_3*x_3);sy=(y_1*y_1)+(y_2*y_2)+(y_3*y_3);s1=sqrt(float)sx); s2=sqrt(float)sy); z=(float)acos(i_NJ/(s1*s2);f_WJ=(float)sin(z)*(s1*s2);UpdateData(false); 基于MFC的應用程序測試運行程序后，首先