面向对象程序设计实验报告_04

1、面向对象程序设计实验报告课 程 实 验 报 告课程名称：面向对象程序设计实验名称：面向对象的整型队列编程院 系 ：计算机科学与技术 专业班级 ： CS1305 学 号 ： U201314933 姓 名 ： 严铭 指导教师 ： 马光志 2015 年 12 月 30 日1、 需求分析1. 题目要求整型队列是一种先进后出的存储结构，对其进行的操作通常包括判断队列是否为空、向队列顶添加一个整型元素、出队列等。整型队列类型及其操作函数采用面向对象的C+语言定义，请将完成上述操作的所有函数采用C+编程， 然后写一个main函数对队列的所有操作函数进行测试。class QUEUE int *const el

2、ems;/申请内存用于存放队列的元素 const int max;/队列能存放的最大元素个数 int head, tail;/队列头和尾，队列空时head=tail;初始时head=tail=0public:QUEUE(int m);/初始化队列：最多m个元素QUEUE(const QUEUE &s); /用队列s拷贝初始化队列virtual operator int ( ) const;/返回队列的实际元素个数virtual QUEUE& operator<<(int e); /将e入队列,并返回队列virtual QUEUE& operator>&

3、gt;(int &e);/出队列到e,并返回队列virtual QUEUE& operator=(const QUEUE &s); /赋s给队列,并返回被赋值的队列virtual void print( ) const;/打印队列virtual QUEUE( );/销毁队列;2. 需求分析这里主要完成队列的8个功能，和之前的实验只有一点出入，首先是队列的初始化，然后是对初始化后的队列赋值，然后求队列的实际长度，这里不需要求队列的最大长度，其实和之前赋值的一样，设队列的最大长度是MAXSIZE40，入队和出队与之前栈的出栈入栈相反，这里是先进先出，使用头尾两个变量成员来完

4、成，然后是对已经赋值过的队列再进行赋值，这里重新赋完值的队列会覆盖之前的元素。然后是队列的销毁，即析构函数。2、 系统设计1. 概要设计这里要完成的是队列的基本操作，用到了C+中的虚函数，但是和上次试验一样，没有太大的作用。如上图所示，要求完成8大基本功能，除了队列的初始化，还有赋值初始化，在主函数中没有写出来，因为我觉得第6个功能可以包括这一项，对初始化的队列进行赋值。在入队和出队功能设计上队列是先进先出和栈的先进后出刚好相反，这里需要设置两个指针，分别表示头指针和尾指针，基本所有操作靠这两个指针的变化完成，所有这两个指针很重要，首先还是初始化，这个和栈的初始化没有什么不同，用关键字new进

5、行空间分配，设队列最多m个元素，在函数体外完成elems(new int m),max(elems = NULL?0:m) ，然后在函数体写头指针等于尾指针等于0，此时为空队列。然后赋值初始化，因为此时队列为空，没有元素，所以直接将s的元素拷贝到初始化队列中。然后求队列实际元素，使用头尾指针的关系式得出。入队和入栈没有太大区别，只是此时位置要用尾指针取长度的余数，否则赋值可能超出范围，elemstail%MAXSIZE = e;因为尾指针可以移动，最后将尾指针加1即可。出队和入队同理，由于是先进先出，所以直接是头指针出队，e=elemshead%MAXSIZE;然后对队列赋值，将队列s赋给队列

6、，若有之前入队列的值，这些值将被覆盖。打印队列同样使用一个循环，输出队列的每一个元素，只是此时要注意队列的实际长度，而且第一个元素不一定是从0开始，因为head是移动的，而头指针可能在尾指针的后面，所以需要进行取模，和入队出队一样，那么循环元素从j=(head+i)%MAXSIZE开始，i的值从0开始增加(tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE;这是队列的实际长度的求法，最后将所有的元素打印出来即可。销毁队列即析构队列，之前使用new关键字，这里使用delete进行销毁。2. 详细设计和之前栈的操作一样，这里给出一个例子直观的看到队列的特点先进先出：队列还有一个重要的特点是如何判

7、断队空和队满，这里给出一种方法，其实海投别的方法，比如设一个标志位，但这里这样使用最简单：给出图如下： 解决了这三个最重要的问题，队列的操作基本也解决了，队列的实际长度可用(tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE来表示，这样也不怕得出负数的值，加上队列的最大长度最后取模的余数就可以得到实际长度了，和之前判断队满有异曲同工之妙。后面的操作就比较简单了，首先还是初始化队列，设队列最大长度为m，而m的长度定义为MAXSIZE，函数体里面直接让队是空的，头等于尾0.然后是赋值初始化，和之前的栈一样，对空队列赋值QUEUE:QUEUE(const QUEUE &s):elems(n

8、ew ints.max),max(s.max) /用队列s拷贝初始化队列 head = s.head; tail = s.tail;现在函数体外对元素分配一定的空间，使用关键字new，然后规定最大长度为m，在函数体连直接将s的头指针和尾指针赋给初始化的队列。求队列的实际长度，上面已经说明，最后直接返回这个表达式即可。入队和入栈差不多，先判断队是否已经满了，满了之后对队列追加空间，然后再入队int *newbase; if(tail+1)%MAXSIZE=head) cout << "此队列已满！" << endl; newbase = (int *)

9、realloc(elems,(max + MAXSIZE)*sizeof(int); if(!newbase) exit(1); *(int*)&elems) = newbase; *(int *)&max) += MAXSIZE; elemstail%MAXSIZE = e; tail=tail+1; return *this;注意判断队满的条件，然后尾指针加1.出队即将头指针元素出队，然后将尾指针向后移动一位。注意之前要判断队列是否为空，if(head=tail) cout <<"此队列为空" <<endl; else e=ele

10、mshead%MAXSIZE; head=head+1; cout <<"出队列的元素是："<<e<<endl; return *this;然后是对队列再次进行赋值，将队列s的元素赋给之前的队列，先判断之前队列是否为空，不为空直接将此队列分配的空间删除，然后将s的成员与大小赋给队列，使用一个循环，将s的所有元素也赋给队列。if(elems != NULL) delete elems; *(int*)&elems) = new ints.max; *(int *)&max) = s.max; head=s.head; tai

11、l=s.tail; for(int i = 0;i < MAXSIZE;i+) elemsi = s.elemsi; return *this;打印队列同样使用一个循环，输出队列的每一个元素，只是此时要注意队列的实际长度，而且第一个元素不一定是从0开始，因为head是移动的，而头指针可能在尾指针的后面，所以需要进行取模，和入队出队一样，那么循环元素从j=(head+i)%MAXSIZE开始，i的值从0开始增加(tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE;这是队列的实际长度的求法，最后将所有的元素打印出来即可。int j; if( elems = NULL | head = ta

12、il ) cout <<"该队列为空"<<endl; else int k=(tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE; for(int i = 0;i < k;i+) j=(head+i)%MAXSIZE; cout << "data"<<""<<j<<"="<<elemsj << endl; 最后销毁队列即使用析构函数，使用关键字delete将所有元素删除，销毁分配的空间。3、 软件开发使用的cod

13、eblocks10.05进行开发，在普通的PC机上都可完成，调试工具使用codeblocks上自带的Debug进行调试，可以看到元素的值和指针的地址，错误也可显示。4、 软件测试首先是主界面，同样使用文本界面，用switch语句选择控制实现的功能，截图如下：图4-1这里入队同样是一个个的入，首先入一个元素4，截图如下：图4-2然后将刚入队的4进行出队，已经检测过，多个元素也是先进先出。截图如下：图4-3这里可观察刚刚4的确已经入队了，这里出队也没错误，多个元素满足先进先出。由于之前出队后队列为空了，这里使用功能6先对空的队列进行赋值，然后输出队列的长度，对比得出结论，功能可以正常实现。图4-4

14、然后将这些入队的元素打印出来，截图如下：图4-5如上图所示，得出的元素正确打印。要实现第6个功能，其实上面已经是吸纳过，这里再演示一遍，先将队列销毁，然后再进行初始化，执行功能6，对队列进行赋值，然后将这些元素打印出来，截图如下：图4-6最后将队列摧毁，队列长度变为0，截图如下： 图4-75、 特点与不足1. 技术特点这里使用了虚函数，但作用并不大，因为没有要实现动态多态性的功能，所以整体实验和之前的差不多，算法实现有些区别而已，做的比较好的是分配空间那块，可以一直进行分配，还有判断队满也比较巧妙，没有借助第三个变量，直接取模完成。然后入队和出队也比较简洁，在完成入队操作同时也进行了变量加1的

15、操作，整体功能都实现了，使用的语言也较为简洁明了。2. 不足和改进的建议不足之处和之前的差不多，析构函数没有使用好，然后赋值操作也比较粗暴简单，直接将原有的值进行销毁，这样速度可能就有些慢，但实现却容易多了，所以也不完全算是缺点。6、 过程和体会1. 遇到的主要问题和解决方法对判断队空和队满那里有一些迷糊，然后是求队列的实际长度没有考虑到会出现负数的情况。打印队列的时候也除了一点错，没有想到不能从0开始打印，应该从head开始，还要考虑head在tail后面的情况，所以还是要取模计算，最后解决这些一部分是问了同学，还有一部分是翻看之前的数据结构课件解决的。还有比较好的方法是使用debug来调试

16、程序，设置断点查看执行到哪一步出错，不过这里我已经知道错误地方，只要找到解决方案即可。2. 课程设计的体会主要是对之前一个数据结构的算法的回顾，之前学习的有许多都忘记了，现在重新回顾一遍记起来的速度其实还比较快，学习其实就死一个遗忘，记忆，遗忘再记忆的过程。现在写这些层序还比较上手，不过C+语言有些用的还是不太上手，比如初始化和函数的析构，这部分比较陌生，主要是使用的次数很少，还是得多实践才能熟悉这些知识点。7、 源码和说明1. 文件清单及其功能说明按照老师的要求，这里也要进行封装，封装成头文件在主程序里直接编写对应的函数功能。#ifndef QUEUE1_H_INCLUDED#define

17、QUEUE1_H_INCLUDEDclass QUEUE int *const elems;/申请内存用于存放队列的元素 const int max;/队列能存放的最大元素个数 int head, tail;/队列头和尾，队列空时head=tail;初始时head=tail=0public:QUEUE(int m);/初始化队列：最多m个元素QUEUE(const QUEUE &s); /用队列s拷贝初始化队列virtual operator int ( ) const;/返回队列的实际元素个数virtual QUEUE& operator<<(int e); /将

18、e入队列,并返回队列virtual QUEUE& operator>>(int &e);/出队列到e,并返回队列virtual QUEUE& operator=(const QUEUE &s); /赋s给队列,并返回被赋值的队列virtual void print( ) const;/打印队列virtual QUEUE( );/销毁队列*/;#endif / QUEUE1_H_INCLUDED2. 用户使用说明书先安装一款codeblocks，版本随便，不需要配置，直接打开程序，先点击codeblocks中的build键，然后直接点击run运行即可，

19、然后出现之前所说的文本界面，根据上面所对应的功能选择。3. 源代码#include <iostream>#include <stdlib.h>#include <iostream>#include "queue1.h"#define MAXSIZE 40using namespace std;QUEUE:QUEUE(int m):elems(new int m),max(elems = NULL?0:m) /初始化栈：最多m个元素 head=tail=0;QUEUE:QUEUE(const QUEUE &s):elems(new

20、ints.max),max(s.max) /用队列s拷贝初始化队列 head = s.head; tail = s.tail;QUEUE:operator int ( ) const/返回队列的实际元素个数 return (tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE;QUEUE& QUEUE:operator<<(int e) /将e入队列,并返回队列 int *newbase; if(tail+1)%MAXSIZE=head) cout << "此队列已满！" << endl; newbase = (int *)rea

21、lloc(elems,(max + MAXSIZE)*sizeof(int); if(!newbase) exit(1); *(int*)&elems) = newbase; *(int *)&max) += MAXSIZE; elemstail%MAXSIZE = e; tail=tail+1; return *this;QUEUE& QUEUE:operator>>(int &e) /出队列到e,并返回队列 if(head=tail) cout <<"此队列为空" <<endl; else e=elem

22、shead%MAXSIZE; head=head+1; cout <<"出队列的元素是："<<e<<endl; return *this;QUEUE& QUEUE:operator=(const QUEUE&s) /赋s给队列,并返回被赋值的队列 if(elems != NULL) delete elems; *(int*)&elems) = new ints.max; *(int *)&max) = s.max; head=s.head; tail=s.tail; for(int i = 0;i <

23、 MAXSIZE;i+) elemsi = s.elemsi; return *this;void QUEUE:print( ) const /打印队列 int j; if( elems = NULL | head = tail ) cout <<"该队列为空"<<endl; else int k=(tail-head+MAXSIZE)%MAXSIZE; for(int i = 0;i < k;i+) j=(head+i)%MAXSIZE; cout << "data"<<""&l

24、t;<j<<"="<<elemsj << endl; QUEUE:QUEUE() delete elems; *(int*)&elems) = 0; tail=head=0;int main() QUEUE q=NULL; QUEUE s=NULL; int command = 1; int e,i; while (command) cout <<"nn"<<endl; cout << "tt*" << endl; cout <&l

25、t; "tt* 1 初始化 *" << endl; cout << "tt* 2 入队列 *" << endl; cout << "tt* 3 出队列 *" << endl; cout << "tt* 4 队列的实际长度 *" << endl; cout << "tt* 5 打印队列 *" << endl; cout << "tt* 6 给队列s赋值 *"

26、<< endl; cout << "tt* 7 摧毁队列 *" << endl; cout << "tt* 0 退出 *" << endl; cout << "tt*" << endl; cout << "请选择(06):>" cin >> command; switch (command) case 1: if(q=NULL|s=NULL) q=QUEUE(MAXSIZE); s=QUEUE(MAXSIZE); cout <<"初始化队列成功！"