Язык программирования C++

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Информационное обеспечение, программирование
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    202,04 Кб
  • Опубликовано:
    2013-01-13
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Язык программирования C++

Введение

математический программирование visual

На сегодняшний день математическое программирование - важная составляющая всего программирования. Большие и сложные вычисления благодаря простым программам становятся простыми.

В данной курсовой работе создавалась программа для вычислений над матрицами.

В качестве среды программирования выбрана MS Visual Studio 2008 и язык программирования C++.

Матрицы

Матрицей размерности  называется прямоугольная таблица чисел , где , :


расположенных в m строках и n столбцах. Матрица называется квадратной, если .

Основные действия над матрицами

Сложение и вычитание матриц сводится к соответствующим операциям над их элементами. Самым главным свойством этих операций является то, что они определены только для матриц одинакового размера. Таким образом, возможно определить операции сложения матриц:

Суммой матриц является матрица, элементами которой являются соответственно сумма элементов исходных матриц.


Операция умножения матрицы любого размера на произвольное число сводится к умножению каждого элемента матрицы на это число.

Транспонирование матрицы <#"602113.files/image009.gif">

Если A - матрица размера , то AT - матрица размера . Умножение матриц <#"602113.files/image012.gif">

В первом множителе должно быть столько же столбцов, сколько строк во втором. Если матрица A имеет размерность , B - , то размерность их произведения AB = C есть .

Вектор

Если матрица состоит только из одного столбца или строки, то такой объект называется вектором. Размерностью вектора называется число его элементов.


Умножение вектора на матрицу

Если имеется некоторая матрица А размерностью  и некоторый вектор B размерностью n, то при умножении получаем вектор С размерностью m.

В результате умножения матрицы на вектор будем иметь матрицу-столбец, у которой количество строк равно количеству строк исходной матрицы.


В результате умножения вектора на матрицу будем иметь матрицу-строку, у которой количество столбцов равно количеству столбцов исходной матрицы.


Классы

Класс - это тип структуры, позволяющий включать в описание типа не только элементы данных, но и функции (функции-элементы или методы).

Для ограничения доступа к элементам класса используются следующие спецификаторы доступа:

· public     - ограничений доступа нет;

· protected          - доступны только в порожденных классах;

· private    - доступны только в своем классе.

Конструкторы и деструкторы

Matrix(int m, int n)

Такая функция называется конструктором и служит для инициализации создаваемого объекта данных. Имя конструктора должно совпадать с именем класса, конструктор н должен возвращать значений и содержать оператор return. Тип его явно не описывается. Конструктор может быть перегружен, поэтому у любого нового типа данных могут быть несколько конструкторов.

~Matrix() - специальный оператор, который называется деструктором. Он необходим для того, чтобы корректно завершить существование нашего объекта, то есть освободить память в куче.

Деструктор, как и конструктор, не должен возвращать значение и иметь явное описание типа. В отличие от конструкторов, которых может быть несколько у одного и того же класса, деструктор должен быть один и не должен иметь аргументов.(const Matrix &A) называется конструктором копий. Он используется при создании объекта с инициализацией его объектом того же типа.

Кроме того, конструктор копии используется при инициализации формального параметра функции в случае передачи ей объекта по значению, и при возврате объекта из функции по оператору return. При передаче ссылок и указателей конструктор копии не используется.

Неявный конструктор копии обеспечивает простое поэлементное копирование одного объекта во второй. Такой вид копирования часто называют поверхностным.

Перегрузка операций

Большинство операций языка С++ для новых типов данных может быть перегружено. Для перегрузки операции необходимо создать функцию с названием, состоящим из ключевого слова operator и знака перегружаемой операции. Количество параметров этой функции определяется тем, одноместная или двухместная операция перегружается, а также наличием неявных элементов у методов класса.

Перегрузка операций предполагает введение в язык двух взаимосвязанных особенностей: возможности объявлять в одной области видимости несколько процедур или функций с одинаковыми именами и возможности описывать собственные реализации операций.

Например, чтобы перегрузить оператор сложения, нужно определить функцию с именем operator+.

Операторные функции перегруженных операторов, за исключением new и delete, должны подчиняться следующим правилам:

операторная функция должна быть либо нестатической фенкцией-членом класса, либо принимать аргумент типа класса или перечислимого типа, или аргумент, который является ссылкой на тип класса или перечислимый тип;

операторная функция не может изменять число аргументов или приоритеты операторов и порядок их выполнения по сравнению с использованием соответствующео оператора для встроенных типов данных;

операторная функция унарного оператора, объявленная как функция-член, не должна иметь параметров; если же она объявлена как глобальная функция, она должна иметь один параметр;

операторная функция не может иметь параметры по умолчанию и др.

Дружественные функции

Согласно концепции инкапсуляции данных С++ функция, не являющаяся членом класса, не может получить доступ к его закрытым (private) элементам.

В языке С++ реализована возможность обойти данное ограничение с помощью друзей. С++ позволяет объявить 2 вида друзей класса: дружественную функцию или дружественный класс.

Дружественные функции не являются членами класса, но тем не менее имеют доступ к его закрытым членам. Более того, одна такая функция может иметь доступ к закрытым членам нескольких классов.

Чтобы объявить функцию дружественной некоторому классу, в определение этого класса включают ее прототип, перед которым ставится ключевое слово friend.

ostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& A)

Дружественная функция не является членом класса, в котором она объявлена. Поэтому, вызывая дружественную функцию, не нужно указывать имя объекта или указатель на объект и операцию доступа к члену класса (точку или стрелку). Доступ к закрытым членам класса дружественная функция получает только через объект класса, который в силу этого должен быть либо объявлен внутри функции, либо передан ей в качестве аргумента.

Функция может быть дружественна сразу нескольким классам.

Неявный указатель this

Каждый метод класса содержит в качестве данного следующий указатель, передаваемый при вызове метода в качестве параметра:

имя_типа *this;

Этот указатель представляет собой адрес конкретного объекта, для которого был вызван метод.

Использовать указатель this для доступа к элементам класса можно, но вряд ли целесообразно, поскольку это и так подразумевается по умолчанию. Явно использовать this необходимо только в тех случаях, когда требуется работа непосредственно с адресами объектов, например, при организации динамических структур данных.

Создадим программу, которая будет реализовывать работу с классом Matrix.

Код программы

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "conio.h"

#include "math.h"

#include "time.h"namespace std;

// КЛАСС MATRIXMatrix

// конструктор по умолчанию();

// конструктор(int m, int n);

// конструктор копий(const Matrix &A);

// заполнение матрицы случайными числамиSetMatrix();

// перегрузка оператора присваивания& operator=(Matrix &A);

// перегрузка оператора сложенияoperator+(Matrix &);

// перегрузка оператора умножения на числоoperator*(const int &);

// умножение матрицы на матрицуoperator*(Matrix &);

// транспонирование матрицы& operator^(const Matrix &);

// перегрузка оператора вывода в потокostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& A);

// деструктор

~Matrix();

};

// КЛАСС VECTORVector

{*v;n;:

// конструктор(int n);

// конструктор копий(const Vector &a);

// деструктор

~Vector();

// заполнение вектора случайными числамиSetVector();

// перегрузка оператора присваивания& operator=(Vector &a);

// перегрузка оператора вывода в потокostream& operator<<(ostream& os, const Vector& a);

// умножение вектора на матрицуoperator*(const Matrix &A);

};

// Конструктор по умолчанию::Matrix()

{= NULL;

}

// Конструктор::Matrix(int _m, int _n)

{= _m;= _n;= new double*[m];(int i = 0; i < m; i++)[i] = new double[n];(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++)

{[i][j] = 0;

}

}

// Конструктор копий::Matrix(const Matrix &A)

{= A.m;= A.n;= new double*[m];(int i = 0; i < m; i++)[i] = new double[n];

(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++)

{[i][j]=A.M[i][j];

}

}

// Заполнение матрицы случайными числамиMatrix::SetMatrix()

{(int i = 0; i < m; i++)

{(int j = 0; j < n; j++)

{[i][j]=(double)((rand()%200)-100.0);

}

}

}

// Перегрузка оператора присваивания& Matrix::operator =(Matrix &A)

{(M!=NULL)

{(int i = 0; i < m; i++)

{[] M[i];

}[] M;

}= new double*[m];(int i = 0; i < m; i++)[i] = new double[n];

= A.m;= A.n;(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++)[i][j] = A.M[i][j];*this;

}

// Сложение матрицMatrix::operator+(Matrix &A)

{temp(m, n);(n!=A.n || m!=A.m)

{<<"Сложение матриц невозможно.\n"

"Не совпадают размерности!\n"

"Программа завершила работу.\n";(0);

}

{(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++).M[i][j] = M[i][j] + A.M[i][j];temp;

}

}

// Умножение матрицы на числоMatrix::operator*(const int &k)

{temp(m, n);(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++).M[i][j] = M[i][j]*k;temp;

}

// Умножение матрицы на матрицуMatrix::operator*(Matrix &A)

{temp(m, A.n);(int i = 0; i < m; i++)

{(int j = 0; j < n; j++).M[i][j] = 0;

}(n!=A.m)

{<<"Умножение матриц невозможно.\n"

"Программа завершила работу.\n";(0);

}

{(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++)(int k = 0; k < A.n; k++).M[i][k] += M[i][j] * A.M[j][k];

}temp;

}

// Транспонирование матрицы& Matrix::operator ^(const Matrix &A)

{= A.m;= A.n;(int i = 0; i < m; i++)(int j = 0; j < n; j++)

{[i][j] = A.M[j][i];

}*this;

}

// Деструктор::~Matrix()

{(int i = 0; i < m; i++)

{[] M[i];

}[] M;

}

// Операция вывода& operator<<(ostream& os, const Matrix& A)

{<<'\n';(int i = 0; i < A.m; i++)

{(int j = 0; j < A.n; j++)<<A.M[i][j]<<"\t";<<'\n';

}os;

}

// Конструктор::Vector(int _n)

{= _n;= new double[n];

}

// Конструктор копий::Vector(const Vector &a)

{= a.n;= new double[n];(int i = 0; i < n; i++)[i] = a.v[i];

}

// Деструктор::~Vector()

{[] v;

}

// Заполнение вектора случайными числамиVector::SetVector()

{= new double[n];(int i = 0; i < n; i++)

{[i]=(double)((rand()%200)-100.0);

}

}

// Перегрузка оператора присваивания& Vector::operator =(Vector &a)

{= a.n;(int i = 0; i < n; i++)[i] = a.v[i];*this;

}

// Умножение ветора на матрицуVector::operator* (const Matrix &A)

{temp (A.n);(int i=0; i< A.n; i++).v[i]=0;(int i = 0; i < A.m ; i++)(int j = 0; j < A.n; j++).v[j] += v[i]*A.M[i][j];temp;

}

// Операция вывода& operator<<(ostream& os, const Vector& a)

{<<'\n';(int i = 0; i < a.n; i++)

{<<a.v[i]<<" ";<<' ';

}<<'\n';os;

}_tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{(LC_CTYPE, "Russian_Russia.1251");((unsigned)time(NULL));A(3,3),B(3,3),C(3,3),D(3,3), E(3,3), F(3,3), G(4,2), I(2,6), H(4,6);v(3),s(3);.SetMatrix();.SetMatrix();.SetMatrix();.SetMatrix();.SetVector();<<endl<<"Матрица А:"<<endl;<<A;<<endl<<"Матрица B:"<<endl;<<B;= A + B;<<endl<<"Матрица C=A+B:"<<endl;<<C;= C*3;<<endl<<"Матрица D=C*3:"<<endl;<<D;= A*B;<<endl<<"Матрица E=A*B:"<<endl;<<E;^A;<<endl<<"Матрица F=At:"<<endl;<<F;<<endl<<"Матрица G:"<<endl;<<G;<<endl<<"Матрица I:"<<endl;<<I;=G*I;<<endl<<"Матрица H=G*I:"<<endl;<<H;<<endl<<"Вектор v:"<<endl;<<v;=v*A;<<endl<<"Вектор s=v*A:"<<endl;<<s;0;

}

=

Результаты

Рис.

Проверка результатов в Mathcad




Список литературы

.Бьeрн Страуструп. Справочное руководство по C++, 1995

.Глушаков С.В. Программирование на С++, изд.2-е, доп. и переработ.- М.:АСТ, 2008. - 685 с.

.Харви Дейтел, Пол Дейтел. Как программировать на С. - Бином-Пресс, 2008. - 1024 с.

Похожие работы на - Язык программирования C++

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!