Конструирование классов и использование объектов пользователя в программах на языке C ». ЛР1. Лабораторная работа 1 по дисциплине Объектноориентированное программирование по теме
 Скачать 64.63 Kb.
|
matrix()МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» Лабораторная работа №1 по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование» по теме «Конструирование классов и использование объектов пользователя в программах на языке C++» Выполнил: студент гр. 221291 Волошин М.И. Проверил: доцент Скобельцын С.А. Тула, 2021 Цель: Получение навыков разработки и использования классов в программах на языке программирования C++. Задание на работу: Спроектируйте класс, наполните его требуемой функциональностью. Предусмотреть наличие общедоступных и частных полей и методов. Сконструировать класс, являющийся дочерним или родительским для указанного в индивидуальном задании. Продемонстрировать переопределение некоторых методов/операций родительского класса. Разработать консольную программу(ы) на C++ демонстрирующую работоспособность методов классов. Вариант 7 (Матрица M x N); Приведенный в работе код содержит класс матрицы, а также его дочерний класс квадратной матрицы. Для хранения матрицы используется двумерный динамический массив типа int**. Выделение и освобождение памяти осуществляется вручную, с помощью операторов new и delete. В основном классе реализованы методы заполнения матрицы случайными числами, вывода матрицы на экран, поиска наибольшего и наименьшего элемента. В классе квадратной матрицы дополнительно реализовано вычисление определителя алгоритмом Барейса (модификация метода Гаусса для целочисленных матриц, использующая только целочисленное деление, вследствие чего погрешности при вычислениях отсутствуют). Как известно, для прямоугольных матриц понятие определителя смысла не имеет. Для обоих классов поддерживаются операции матричного сложения и умножения, умножения матрицы на число, проверки матриц на равенство, а также ввода значений матрицы из потока и вывода матрицы в поток (речь о каких угодно потоках, например, cin, cout и т.п.). Каждый класс имеет три конструктора: - конструктор по умолчанию (создает пустой объект класса и инициализирует его поля значениями по умолчанию, т.е. создает пустую матрицу 0x0) Пример: matrix m; - стандартный конструктор (принимает на вход количество строк и столбцов новой матрицы, а также флаг, указывающий, стоит ли заполнять матрицу случайными элементами или оставить нулевой). Пример: matrix m(5,6,true); - конструктор копирования , "copy constructor" - позволяет создать новый объект класса путем копирования уже существующего подобного объекта. Что интересно, подставляется компилятором автоматически, но копирование массива, содержащего матрицу, все же пришлось реализовать самому. Пример: matrix w(5,6,true); matrix m(w); или matrix m = w; Деструктор же перед удалением объекта матрицы автоматически освобождает память, выделенную ранее под содержащий матрицу массив. Операторы, обозначенные в классе, позволяют существенно упростить работу с матрицами. Теперь действия над ними в коде приложения можно записывать простым и очевидным образом: Пример: matrix m = a +b +c; (вычислить сумму матриц a,b,c и записать в новую матрицу m) Замечание 1: в большинстве функций объекты матриц принимаются по ссылке. Делается это для того, чтобы они не использовались как локальные переменные и, следовательно, не уничтожались при выходе из функции. Замечание 2: некоторые методы, указанные в классе, имеют модификатор friend. Они называются "дружественными" и могут иметь доступ ко внутренним полям класса даже если сами располагаются вне этого класса (не являются его членами). Замечание 3: некоторые методы после их объявления имеют модификатор const. Это означает, что такая функция не может изменять какие-либо объекты текущего класса и имеет к ним доступ в режиме "только чтение". В противном случае происходит ошибка компиляции. Пример работы программы:  // matrix.h #include #include class matrix { protected: int nRows; int nCols; int** arr; public: matrix::matrix(); matrix::matrix(int rows, int cols, bool random); matrix::matrix(const matrix& m); matrix:: int getCols() const { return nCols; } int getRows() const { return nRows; } void setElemAt(int i, int j, int val) { if(i>=0 && i arr[i][j]=val; } }; class squareMatrix : public matrix { public: squareMatrix() : matrix() {}; squareMatrix(int size, bool random); squareMatrix(matrix &m); public: int determinant(); }; // matrix_oper.cpp #include #include #include "matrix.h" // Оператор вывода матрицы в поток std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const matrix& m) { char buf[16]; int min_elem = m.getMinElem(), max_elem = m.getMaxElem(); if(min_elem<0) min_elem=abs(min_elem)*10; _itoa(std::max(min_elem, max_elem), buf, 10); int value_width = strlen(buf); os << "--------------------------------------" << std::endl; for(int i=0; i { for(int j=0; j { os << std::setw(value_width) << m.arr[i][j]; os << " "; } os << std::endl; } os << "--------------------------------------" << std::endl; return os; } // Оператор ввода матрицы из потока std::istream& operator>>(std::istream& is, matrix& m) { std::cout << "Enter new matrix:" << std::endl; for(int i=0;i { for(int j=0;j { is >> m.arr[i][j]; } } return is; } // Оператор присвоения (копирует матрицу в новый объект) matrix& matrix::operator=(const matrix& m) { if(this == &m) { return *this; } deallocateArray(); initArray(m.nRows, m.nCols); for(int i=0; i { for(int j=0; j { arr[i][j] = m.arr[i][j]; } } return *this; } // Оператор сложения matrix& matrix::operator+=(const matrix& m) { if(nRows != m.nRows || nCols != m.nCols) { return *this; } for(int i=0; i { for(int j=0; j { arr[i][j]+=m.arr[i][j]; } } return *this; } // Оператор умножения матрицы на скаляр matrix& matrix::operator*=(int num) { for(int i=0; i { for(int j=0; j { arr[i][j] *= num; } } return *this; } // Оператор матричного умножения matrix& matrix::operator^=(const matrix& m) { if(nCols != m.nRows) { return *this; } matrix A(*this); deallocateArray(); initArray(A.nRows,m.nCols); int sum = 0; for(int i=0; i { for(int j=0; j { sum = 0; for(int k=0; k { sum += A.arr[i][k] * m.arr[k][j]; } arr[i][j] = sum; } } return *this; } // Реализуем C = A + B через оператор сложения matrix matrix::operator+(const matrix& b) { matrix res(*this); return res += b; } // Реализуем C = A.B через оператор матричного умножения matrix matrix::operator^(const matrix& b) { matrix res(*this); return res ^= b; } // Оператор проверки матриц на равенство bool matrix::operator==(const matrix& b) { if(nCols != b.nCols || nRows != b.nRows) return false; for(int i=0; i { for(int j=0; j { if(getElemAt(i,j) != b.arr[i][j]) return false; } } return true; } // Реализуем умножение матрицы на скаляр matrix operator*(const matrix &b, int num) { matrix res(b); return res*=num; } // Делаем умножение на скаляр коммутативным matrix operator*(int num, const matrix &b) { return b * num; } // matrix_func.cpp #include "matrix.h" #include #include #include #include // Конструктор по умолчанию matrix::matrix() { initParams(); } // Конструктор с параметрами, создает матрицу rows * cols // По желанию пользователя заполняет ее случайными числами matrix::matrix(int rows, int cols, bool random) { initParams(); initArray(rows, cols); if(random) fillRandom(); } // Конструктор, позволяющий присвоить объекту класса другой объект класса // Копирование массива потребовалось реализовать вручную matrix::matrix(const matrix& m) { initParams(); *this = m; } // Деструктор, освобождение памяти (если требуется) matrix:: |