数据结构长整数四则运算精品.docx
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数据结构长整数四则运算精品
实习11.4长整数四则运算
实习报告
题目：
设计一个实现任意长的整数进行加法运算的演示程序。
一、需求分析
1.本演示程序中，利用双向循环链表实现长整数的存储，每个结点含一个整型变量任何整型变量的范围是-（215-1）—（215-1）。
在每个结点中仅存十进制数的4位，即不超过9999的非负整数，整个链表表示为万进制数。
输入和输出形式按中国对于长整数的习惯，每四位一组，组间用逗号隔开。
2.演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示“提示信息”之后，由用户在键盘上输入演示程序中规定的运算命令；相应的输入数据（滤去输入数据中的非法字符）和运算结果显示在其后。
3.程序执行的命令包括：
（1）构造链表；
（2）输入数据；（3）数据处理；（4）结束
4.测试数据
（1）0；0；应输出0。
（2）-2345,6789；-7654,3211；应输出-1,0000,0000.
（3）-9999,9999；1,0000,0000,0000；应输出9999,0000,0001
（4）1,0001,0001；-1,0001,0001；应输出0。
（5）1,0001,0001；-1,0001,0000；应输出1.
（6）-9999,9999,9999；-9999,9999,9999；应输出-1,9999,9999,9998。
（7）1,0000,9999,9999；1；应输出1,0001,0000,0000。
二、概要设计
structLinkNode//定义结构体LinkNode
{
intdata;//记录每个节点的整数（小于10000）
LinkNode*next;//记录下一个节点的地址
LinkNode*pre;//记录前一个节点的地址
};
classLinkList//定义类LinkList
{
private:
LinkNode*head0,*head1;//head0，head1分别记录两个整数链表的头指针
LinkNode*currptr;
LinkNode*result;//result记录结果链表的头指针
public:
LinkList（）;//构造函数，初始化链表
~LinkList（）;//析构函数，释放空间
voidCreat（stringa）;//引入字符串，创立两个链表，分别表示两个整数
voidAdd（）;//实现两个整数相加
voidDisplay（）;//显示结果
voidaddtwo（）;//节点多的作为被加数，少的作为加数，实现整//数绝对值大的加小的
};
voidmain（）//主函数
｛
……
do{
}while（Yes_No=='y'||Yes_No=='Y'）;//Yes_No不等于'Y'或'y'时，程序退出
}
三、详细设计
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
structLinkNode
{
intdata;//记录每个节点的整数（小于10000）
LinkNode*next;//记录下一个节点的地址
LinkNode*pre;//记录前一个节点的地址
};
classLinkList
{
private:
LinkNode*head0,*head1;//head0，head1分别记录两个整数链表的头指针
LinkNode*currptr;
LinkNode*result;//result记录结果链表的头指针
public:
LinkList（）;//构造函数，初始化链表
~LinkList（）;//析构函数，释放空间
voidCreat（stringa）;//引入字符串，创立两个链表，分别表示两个整数
voidAdd（）;//实现两个整数相加
voidDisplay（）;//显示结果
voidaddtwo（）;//节点多的作为被加数，少的作为加数，实现整//数绝对值大的加小的
};
//链表的实现部分
intsum（intn）;
LinkList:
:
LinkList（）//构造函数，初始化链表
{
head0=newLinkNode;
//申请一个空间记录整数的符号和节点数
head1=newLinkNode;
head0->next=head0;
head0->pre=head0;//初始化链表，建立双向循环链表
head1->next=head1;
head1->pre=head1;
result=newLinkNode;
result->next=result;
result->pre=result;
currptr=NULL;
}
LinkList:
:
~LinkList（）//析构函数，释放空间
{
LinkNode*p1=head0,*p2=head1,*p3=result;
//三个指针分别指向三条链表的头指针
while（p1!
=p1->pre）
{
p1->pre->next=p1->next;
p1->next->pre=p1->pre;
currptr=p1;
p1=p1->next;
deletecurrptr;
}
while（p2!
=p2->pre）//逐个删除节点，释放空间
{
p2->pre->next=p2->next;
p2->next->pre=p2->pre;
currptr=p2;
p2=p2->next;
deletecurrptr;
}
while（p3!
=p3->pre）
{
p3->pre->next=p3->next;
p3->next->pre=p3->pre;
currptr=p3;
p3=p3->next;
deletecurrptr;
}
//deletep1;
//deletep2;
//deletep3;
}
voidLinkList:
:
Creat（stringa）//引入字符串，创立两
//个链表，分别表示两个整数
{
inti=0,j=0,m=0,n=0,k=0,l=0,s=0,w=0;
//i记录字符串，j记录加数节点数；s记录被加数节点数
//w标记字符串中的‘-’号
//k记录字符串中的字符转化为整数的值，l使每个节点记录4位
while（a[m]!
=';'）m++;//m记录字符串中被加数的字符数
n=m;
while（a[n]!
='\0'）n++;//n记录字符串的总字符数
if（a[0]=='-'）
{
head0->data=（-1）;//记录整数符号
w=1;
}
else
{
head0->data=1;
}
for（i=m-1;i>=w;i--）
{
if（a[i]!
=','）//把字符转化为整数
{
k+=（a[i]-'0'）*sum（l）;
l++;
}
if（a[i]==','||i==w）
{
currptr=newLinkNode;//把整数存到双向循环链表中
currptr->data=k;
currptr->next=head0;
currptr->pre=head0->pre;
head0->pre->next=currptr;
head0->pre=currptr;
head0=currptr;
s++;//节点数加1
k=0;//重新初始化k和l
l=0;
}
}
head0->pre->data*=s;//存储整数符号和节点数
//与建第一个整数链表一样，建立第二个整数链表head1
k=0;l=0;
if（a[m+1]=='-'）
{
head1->data=（-1）;
m++;
}
else
head1->data=1;
for（i=n-1;i>m;i--）
{
if（a[i]!
=','）
{
k+=（a[i]-'0'）*sum（l）;
l++;
}
if（a[i]==','||i==m+1）
{
currptr=newLinkNode;
currptr->data=k;
currptr->next=head1;
currptr->pre=head1->pre;
head1->pre->next=currptr;
head1->pre=currptr;
head1=currptr;
j++;
k=0;
l=0;
}
}
head1->pre->data*=j;
}
voidLinkList:
:
Add（）//实现两个整数相加
{
LinkNode*temp;
if（abs（head0->pre->data）>abs（head1->pre->data））
//两个整数中，绝对值大的为被加数
addtwo（）;
elseif（abs（head0->pre->data）pre->data））
{
temp=head0;
head0=head1;
head1=temp;
addtwo（）;
}
elseif（abs（head0->pre->data）==abs（head1->pre->data））
{
intk1,k2;
LinkNode*p=head0,*q=head1;
//如果节点数相同，则判断节点中数值大小
while（p->data==q->data&&p!
=head0->pre->pre&&q!
=head1->pre->pre）
{
p=p->next;
q=q->next;
}
k1=p->data;
k2=q->data;
if（k1>k2）
addtwo（）;
else
{
temp=head0;
head0=head1;
head1=temp;
addtwo（）;
}
}
}
voidLinkList:
:
addtwo（）
//节点多的作为被加数，少的作为加数，实现整数绝对值大的加小的
//默认head0存的整数绝对值比head1大
{
ints=0,m1=head0->data,m2=head1->data;
m1=（head0->pre->data/abs（head0->pre->data））;//head0的符号
m2=（head1->pre->data/abs（head1->pre->data））;//head1的符号
LinkNode*p=head0->pre->pre,*q=head1->pre->pre;
result->data=head0->pre->data;//存结果的节点数和符号
while（q!
=head1->pre）
//head0存的整数绝对值比head1大，即head0的节点数大于或等于head1
{
currptr=newLinkNode;
currptr->data=（p->data）*m1+（q->data）*m2+s;//两整数相加
if（（m1*m2）>0）//如果符号相同
{
if（abs（currptr->data）-10000>=0）//相加后超过10000，则进位
{
s=currptr->data/10000;
currptr->data=abs（currptr->data）%10000;
}
else//abs（currptr->data）-10000<0，不进位
{
s=0;
currptr->data=abs（currptr->data）;
}
}
elseif（m1>0&&m2<0）
//符号不同，在此相当于实现两个正整数相减
{
s=0;
if（currptr->data<0）//小于0，向前一位借1
{
currptr->data+=10000;
s=-1;
}
}
elseif（m1<0&&m2>0）
//符号不同，在此相当于实现负整数加上正整数
{
s=0;
if（currptr->data>0）//大于0，
{
currptr->data=10000-currptr->data;
s=1;
}
elsecurrptr->data=abs（currptr->data）;
}
currptr->next=result;//存入链表
currptr->pre=result->pre;
result->pre->next=currptr;
result->pre=currptr;
result=currptr;
p=p->pre;
q=q->pre;
}
//当head0节点数比head1长时，继续建链
while（p!
=head0->pre）
{
currptr=newLinkNode;
currptr->data=p->data*m1+s;
s=currptr->data/10000;
if（（m1*m2）>0）
{
if（abs（currptr->data）-10000>=0）
{
s=currptr->data/10000;
currptr->data=abs（currptr->data）%10000;
}
else{s=0;currptr->data=abs（currptr->data）;}
}
elseif（m1>0&&m2<0）
{
s=0;
if（currptr->data<0）
{
currptr->data+=10000;
s=-1;
}
}
elseif（m1<0&&m2>0）
{
s=0;
if（currptr->data>0）
{
currptr->data=10000-currptr->data;
s=1;
}
elsecurrptr->data=abs（currptr->data）;
}
currptr->data=abs（currptr->data）%10000;
currptr->next=result;
currptr->pre=result->pre;
result->pre->next=currptr;
result->pre=currptr;
result=currptr;
p=p->pre;
}
if（s!
=0）//处理相加后，进位问题
{
currptr=newLinkNode;
currptr->data=abs（s）;
currptr->next=result;
currptr->pre=result->pre;
result->pre->next=currptr;
result->pre=currptr;
result=currptr;
result->pre->data=m1*（abs（result->pre->data）+1）;
}
}
voidLinkList:
:
Display（）//显示结果
{
LinkNode*p=result;
intFuHao=result->pre->data/abs（result->pre->data）;//结果的符号
while（p->data==0&&p!
=result->pre->pre）
//当运算后前几个节点的数据为0时，不输出
{
p=p->next;
result->pre->data=（abs（result->pre->data）-1）*FuHao;
//结果记录非0节点数
}
cout<data;//首先显示符号和第一个节点中的数
if（abs（result->pre->data）!
=1）p=p->next;//判断非0节点数是否为1
while（p!
=result->pre->pre）//继续输出
{
cout<<",";//每4位一组，并用‘，’隔开
cout.width（4）;
cout.fill（'0'）;
cout<data;
p=p->next;
}
if（p==result->pre->pre&&abs（result->pre->data）!
=1）
//显示最后一个节点数据
{
cout<<",";
cout.width（4）;
cout.fill（'0'）;
cout<data;
}
cout<}
intsum（intn）//计算10的乘方
{
inti,s=1;
for（i=1;i<=n;i++）
{
s=s*10;
}
returns;
}
//主函数和其他函数的实现
voidmain（）//主函数
{
cout<<"***********************************************\n";
cout<<"**********欢迎使用任意长整数加法系统***********\n";
cout<<"***********************************************\n";
";
cout<<"\n";
cout<<"在此系统中，可以输入任意长的整数。
|\n";
stringch;
charYes_No;
do{
cout<<"\n";
cout<<"|输入形式为：
（-）**,****,****;（-）*,****,****,****|\n";
cout<<"即符号+数，每4位加一个','，两个数之间用';'隔开|\n";
cout<<"请输入你要计算的两个数:
|\n";
cin>>ch;//输入任意长字符串
LinkListList;//定义链表对象
List.Creat（ch）;//把字符串转化为整数，并存到链表中
List.Add（）;//实现两个整数相加
List.Display（）;//输出结果
cout<<"是否继续计算（Y/N）:
";//询问是否继续计算
cin>>Yes_No;
}while（Yes_No=='y'||Yes_No=='Y'）;//Yes_No不等于'Y'或'y'时，程序退出
cout<<"***********************************************\n";
cout<<*****************感谢使用本系统!
***************\n";
cout<<***********************************************\n";
;
}
四调试分析
在设计初期采用C语言设计，在编译上出现了好多问题，导致了代码利用率不高并且结构松散，进而采用C++的思想，利用类之后，不仅代码量减少，效率也提高了不少。
在编译的时候，程序不能很好地检测出输入形式，如果输入格式不正确，就不能很好地计算出正确结果，对于这一问题，没找到很好地解决办法。
总体来说，这个程序相对简单，但在指针的利用方面，编程的时候出现了一些问题。
经过仔细检查与多次修改，成功的解决了指针问题。
五、用户手册
1、本程序的运行环境为DOS操作系统，执行文件为长整数四则运算.exe。
2、进入演示程序后即显示文本方式的用户界面：
3、按照上面要求输入要计算的两个数即可。
输入完成后按回车键，将输出计算结果。
继续计算请按Y或y，否则请按N或n。
六、测试结果
七、附录
该程序在同一个文件，即只在.cpp文件里的以实现。
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