C语言课程设计报告-长整数四则运算.doc

C语言课程设计说明书题目： 长整型数四则运算 学 院： 班 级： 学 生： 学 号： 班内序号： 提交日期： 年 月 日 目 录一、需求分析1二、设计思路1三、详细设计21、主要函数22、函数的主要调用关系图3四、调试分析及编程心得体会3五、用户手册3六、测试结果3七、源程序代码41、 main.c 主控文件42、IntFace.h 程序界面模块头文件53、IntFace.c 程序界面处理模块文件64、LongInt.h 长整型数输入输入及运算模块头文件95、LongIO.c 长整型数输入输出处理模块文件96、LongInt.c 长整型数运算处理模块文件117、DuCiLink.h 双向循环链表处理模块头文件168、DuCiLink.c 双向循环链表处理模块代码1717C语言课程设计报告长整型数四则运算 电信05级（X） 余华 序号：XX一、需求分析1、 设计一个实现任意长的整数进行四则运算的程序。2、 输入和输出形式是按中国对于长整数的表示习惯，每四位一组，组间用逗号隔开，长整数位数没有上限，以分号结束长整型数据的输入。3、 程序执行的命令包括：1）、输入长整数1；2）、输入长整数2；3）、输入执行的运算符；4）、计算并输出结果；5）、结束。4、测试数据：（以加法为例）（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、设计思路我们首先要考虑的是如何表示长整型数。按照传统习惯要求每4位数形成1组，而一个长整型数可能会有很多组这种4位数，而每节之间是有先后顺序的，因此我们可以考虑用数组和链表来存储数据。(1)再考虑到每个长整型数的长度在输入之间是无法预知的，因此使用链表在存储空间的分配上更方便一些。(2)在输入数据时总是从高位到低位地存储，而计算时总是从低位向高位运算，因此采用双向链表更方便，而为了从头结点方便地转到尾结点可以采用循环链表。总之，为了实现上述功能，应以双向循环链表表示长整数，每个结点含一个整型变量，且仅绝对值不超过9999的整数，整个链表用十进制数表示。(3)对于每一个长整型数可以设置一个头结点，其中的数据域用来表示该长整型数的正负号及组数，该值的符号则表示该长整型数的符号，该数的绝对值表示该长整型数包含的4位数的组数。第一个存储4位数据组的结点称为首结点，而最后一个4位数据组结点称为尾结点。为此需要两个结构数据类型：双向循环链表和长整数，两个类型采用相同的结构，只是双向循环链表用来存储数据，长整型用表示数据的运算。1、 双向循环链表的数据结构及操作定义如下：typedef short ElemType; /定义基本数据类型，我们采用short来表示任意4位整数。typedef struct DuCiLinkNode / 双向循环链表结点的存储结构ElemType data;struct DuCiLinkNode *prior;/指向上一结点struct DuCiLinkNode *next;/指向下一结点DuCiLinkNode,*DuCiLinkList; /定义双向循环链表结点及链表的类型名基本操作：DuCiLinkNode *MakeNode(ElemType e); /以4位整数e构造1个双向循环链表结点Status InitList(DuCiLinkList *L); /初始化1个双向循环链表，分配1个结点作头结点/数据域赋初值0，上下结点指针指向自己void DestroyList(DuCiLinkList *L); /消毁1个双向循环链表，释放它所占用的所有内存空间/并让链表*L指向NULLvoid ClearList(DuCiLinkList L); /清除1个双向循环链表，释放数据结点所占用的内存空间/保留头结点，并将数据域置为0，上下结点指针指向自己Status InsTail(DuCiLinkList L, ElemType e); /在双向循环链表L的尾结点之后加入1个以e为/数据域的新结点,并返回OK; 否则返回ERROR。Status InsFirst(DuCiLinkList L, ElemType e);/将数据元素e插入在线性链表L头结点之后,并返回OK; 否则返回ERROR。Status CopyList(DuCiLinkList L, DuCiLinkList C);/将双向循环链表L复制到双向循环链表C中。2、 长整数的数据类型和和操作定义为：typedef struct DuCiLinkNode LongIntNode,*LongInt;/采用双向循环链表为实际的存储结构void OutputNumber(LongInt a);/输出一个长整型数void InputNumber(LongInt a,int OneOrTwo);/输入一个长整型数void add(LongInt c,LongInt a,LongInt b);/长整型数 c = a + bvoid sub(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a - bStatus mul(LongInt c,LongInt a,LongInt b);/长整型数 c = a * bvoid div(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a / b (整除)void rem(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a % b (求余)void power(LongInt c,LongInt a,int n);/长整型数 c = a n (乘方)3、 本程序包含四个模块：1） 主程序模块：void main()/main.c初始化；do接受命令；处理命令；while(“命令”=“结束”)2） 程序界面模块/IntFace.c, IntFace.h3） 双向循环链表处理模块/ DuCiLink.c,DuCiLink.h4） 长整型数的输入输出模块/LongIO.c, LongInt.h5） 长整数运算模块/LongInt.c LongInt.h各模块之间的调用关系如下： 程序界面模块双向循环链表单元模块长整数运算模块长整数输入输出模块主程序模块三、详细设计1、主要函数(1)、主控模块main.cvoid DoCommand()/根据输入命令进行相应的处理void Calculate()/执行计算功能void ReSet()/重设系统环境(2)、程序界面模块 IntFace.cvoid InitiInterface();/界面初始化void GoToCmdxy();/将光标定位到命令选项提示之后void GoToPrompt();/将光标定位到命令选项提示行首void ShowMainPrompt();/显示命令选项提示void ClearScreen();/以清除整个屏幕，并设置为黑底白字模式void ClearPromptLine();/清除提示行的显示void ClearWorkSpace();/清除工作区的显示 void InputNumberBox(int OneOrTwo);/指定两个输入数的输入窗口，如果超过这个范围文字将自动流动void ResultBox(); /指定计算结果的显示窗口，如果超过这个范围文字将自动流动(3)、长整型数输入输出模块见二小节2分节(4)、长整型数四则运算处理模块见二小节2分节(5)、长整型数存储模块双向循环链表模块见二小节1分节2、函数的主要调用关系图mainInitiInterFaceDoCommandDrawIntFaceCalculateInputNumberInputOperatorResetaddsubmuldivrempowerInitListOutputNumberInsTailClearListInsFirstCopyListDestroyListDestroyListInitList直接调用可能调用四、调试分析及编程心得体会1、刚开始考虑进位问题过于简单，导致测试数据时多次出错。2、刚开始时在输入方式中花了较大功夫，而且用户界面不够友好，程序容错性较差。3、开始写程序时源程序没有严格按单元模块结构编写，可读性较差。4、由于初次进行系统的程序设计，层次结构划分不太合理，应在以后的设计中强化此思维，逐渐与工程设计接轨。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LongInt.exe。2、进入演示程序后即显示文本方式的用户界面3、输入命令，执行相应的功能：1 输入第1个整数o,O 输入运算符r, R 重置系统2 输入第2个整数c,C 执行运算q,Q 退出系统六、测试结果（1）、0和0的四则运算：（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”.略七、源程序代码/*1、main.c 主控文件 */#include IntFace.h/*界面模块头文件*/#include LongInt.h/*长整型数处理模块头文件*/char cmd;/* menu command */char opt;/* operator */int n;/* power */LongInt a,b,c;/* Long integer numbers */int flag_n1=0,flag_n2=0,flag_opt=0,flag_cal=0,flag_reset=1; /*标志位*/void ReSet()/* Reset system */ClearWorkSpace();/清屏幕的工作区flag_n1=0;/重置长整数1是否输入的标志flag_n2=0;/重置长整数2是否输入的标志flag_opt=0;/重置运算符 是否输入的标志flag_cal=0;/重置是否进行了运算的标志flag_reset=1;/重置 重置标志void Calculate()/执行计算int overflow = OK;if (flag_n1*flag_n2*flag_opt = 0 ) return; /*Input is not complete! 输入不完整则直接返回*/switch (opt)case +: add(c,a,b); break;/执行加法运算case -: sub(c,a,b); break;/执行减法运算case *: mul(c,a,b); break;/执行乘法运算case /: overflow = div(c,a,b); break;/执行整除运算case %: rem(c,a,b); break;/执行求余运算case : n = b-prior-data;power(c,a,n); break;/暂时以长整数b的最后一组数据为幂，执行乘方运算;gotoxy(2,10);/定位到输出位置cprintf(overflow=OK ? Result = :DivideBy);/输出结果提示ResultBox();/控制输出范围，以免搞乱程序界面OutputNumber(c);/输出运算结果ClearList(c);/清空长整数cwindow(1,1,80,25);/重新设置显示窗口为全屏幕void DoCommand()/根据输入命令进行相应的处理switch(cmd)case 1:InputNumber(a,1);flag_n1=1;break;/输入第1个长整数case 2:InputNumber(b,2);flag_n2=1;break;/输入第2个长整数case O:case o:opt=InputOperator();flag_opt=1;break;/输入运算符case C:case c:Calculate();flag_cal=1;break;/执行运算case R:case r:ReSet();/重设系统以便执行下一次运算void main()InitiInterface();/初始化程序界面InitList(&a); /初始化长整形数据a,b,cInitList(&b);InitList(&c);doGoToCmdxy();/将光标定位到输入命令处cmd = getche(); /读取一个操作命令DoCommand();/执行相应的命令while(cmd!=q & cmd != Q); /如果输入的是Q或q则退出DestroyList(&a);/销毁长整形数据a,b,c，释放它们所占的DestroyList(&b);DestroyList(&c);ClearScreen();/清除屏幕上的显示/* 2、IntFace.h 程序界面模块头文件 */#include #include #define NofMenuItem 6#define IntMenuItem 2struct IntFaceTypeint height;/界面高度int width;/界面宽度char ProgramName30;/程序名char MenuItemsNofMenuItem12;/功能选项int MaxItemLength;/功能选项名最大长度char prompt40;/命令选项提示int backcolor;/界面背景int textcolor;/文本颜色int WaitCmdx;/功能选项输入坐标xint WaitCmdy;/功能选项输入坐标y;void InitiInterface();/界面初始化void GoToCmdxy();/将光标定位到命令选项提示之后void GoToPrompt();/将光标定位到命令选项提示行首void ShowMainPrompt();/显示命令选项提示void ClearScreen();/以清除整个屏幕，并设置为黑底白字模式void ClearPromptLine();/清除提示行的显示void ClearWorkSpace();/清除工作区的显示 void InputNumberBox(int OneOrTwo);/指定两个输入数的输入窗口，如果超过这个范围文字将自动流动void ResultBox(); /指定计算结果的显示窗口，如果超过这个范围文字将自动流动/* 3、IntFace.c 程序界面处理模块文件 */#include IntFace.h#include dos.h/*界面长宽及菜单等数据，具体含义见头文件*/struct IntFaceType IntFace = 14,40,Long Integer Calcultor,Number 1 ,Number 2 ,Operator ,Calculate,Reset ,Quit ,9,Enter a hotkey: 1,2,O,C,R or Q:,BLUE,WHITE;/*画界面框架、显示程序功能选项、输入提示等 Long Integer Calcultor Number 1 Number 2 Operator Calculate Reset Quit Enter a hotkey: 1,2,O,C,R or Q: */void DrawIntFace()int i,j,LenProgramName,len;putch(218); /画左上角的转角线LenProgramName = strlen(IntFace.ProgramName); /计算程序名称的长度len = (IntFace.width - 4 - LenProgramName)/2; /计算程序名称左右横线的长度for(i=0;ilen;i+) putch(196); /画横线putch( );cputs(IntFace.ProgramName);putch( );/显示程序名for(i=0;ilen;i+) putch(196); /画横线putch(191); /画右上角的转角线gotoxy(1,2);putch(179);/画第2行首的竖线for(i=0;iIntMenuItem;i+) putch( );/输出选项前的空格for(j=0;jNofMenuItem;j+)/输出各个选项cputs(IntFace.MenuItemsj);for(i=0;iIntMenuItem;i+) putch( );putch(179);/画第2行尾的竖线gotoxy(1,3);putch(195);/画第3行首的三岔线for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch(196);/画第3行的横线putch(180);/画第3行尾的三岔线for(j=4;jIntFace.height-2;j+)/显示中间的工作区gotoxy(1,j);/到第j行首putch(179);/画行首的竖线for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch( );/画中间的空白putch(179);/画行尾的竖线gotoxy(1,IntFace.height-2);putch(195);/画倒数第3行的横线for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch(196);putch(180);gotoxy(1,IntFace.height-1);putch(179);/显示倒数第2行的输入提示len = strlen(IntFmpt);cputs(IntFmpt);for(i=0;iIntFace.width-2-len;i+) putch( );putch(179);gotoxy(1,IntFace.height);putch(192);/画最后一行的横线for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch(196);putch(217);void InitiInterface()/界面初始化int i, len, lenprompt;for(i=0;i IntFace.MaxItemLength) IntFace.MaxItemLength = len;len = (IntFace.MaxItemLength + IntMenuItem) * NofMenuItem + IntMenuItem + 2;lenprompt = strlen(IntFmpt);/输入提示的长度if (len lenprompt) len = lenprompt;if (IntFace.width len) IntFace.width = len;/界面的最终宽度if (IntFace.height 9) IntFace.height = 9; /界面的最终高度IntFace.WaitCmdx = lenprompt+2; /命令输入处的X坐标IntFace.WaitCmdy = IntFace.height - 1; /命令输入处的Y坐标clrscr(); /清屏，以便显示程序界面textbackground(IntFace.backcolor); /设置界面的背景颜色textcolor(IntFace.textcolor); /设置界面的文本颜色DrawIntFace(); /画出界面void ClearScreen()/以清除整个屏幕，并设置为黑底白字的DOS传统模式textbackground(BLACK);textcolor(WHITE);clrscr();void ClearPromptLine()/* 清除提示行的显示 */int i;gotoxy(2,IntFace.height-1); /到倒数第2行首for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch( );/用空格覆盖原有内容GoToPrompt();void ClearWorkSpace()/* 清除工作区的显示 */int i,j;for(j=4;jIntFace.height-2;j+)gotoxy(2,j);/到第j行首for(i=0;iIntFace.width-2;i+) putch( );/用空格覆盖原有内容void GoToCmdxy()/* 将光标定位到命令选项提示之后 */gotoxy(IntFace.WaitCmdx, IntFace.WaitCmdy);void GoToPrompt() /* 将光标定位到命令选项提示行首 */ gotoxy(2,IntFace.height-1);void ShowMainPrompt() /* 显示命令选项提示 */ ClearPromptLine();cputs(IntFmpt);void InputNumberBox(int OneOrTwo)/*指定两个输入数的输入窗口，如果超过这个范围文字将自动流动*/window(11,(OneOrTwo=1)?4:6,IntFace.width-1,(OneOrTwo=1)?5:7);clrscr();void ResultBox()/*指定计算结果的显示窗口，如果超过这个范围文字将自动流动*/window(11,10,IntFace.width-1,11);clrscr();/* 4、LongInt.h 长整型数输入输出及运算模块头文件 */#include DuCiLink.htypedef struct DuCiLinkNode LongIntNode,*LongInt;/采用双向循环链表为实际的存储结构void OutputNumber(LongInt a);/输出一个长整型数void InputNumber(LongInt a,int OneOrTwo);/输入一个长整型数void add(LongInt c,LongInt a,LongInt b);/长整型数 c = a + bvoid sub(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a - bvoid mul(LongInt c,LongInt a,LongInt b);/长整型数 c = a * bStatus div(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a / b (整除)void rem(LongInt c,LongInt a,LongInt b); /长整型数 c = a % b (求余)void power(LongInt c,LongInt a,int n);/长整型数 c = a n (乘方)/* 5、LongIO.c 长整型数输入输出处理模块文件 */#include Intface.h#include LongInt.h#include void OutputNumber(LongInt a)/*输出长整型数*/LongIntNode *s;s = a-next;if(a-data data,(s = a-prior)?0:,);s = s-next;while(s!=a)/*其它每节显示4位数，不足的以0补齐*/cprintf(%04d%c,s-data,(s = a-prior)?0:,);s = s-next;void InputNumberMsg(int OneOrTwo)/*显示输入两个长整型时提示 */window(1,1,80,25);ClearPromptLine();cputs(Example:-1,0001,0001;);gotoxy(2,(OneOrTwo=1)?4:6);cprintf(Number %d:,OneOrTwo);InputNumberBox(OneOrTwo);void InputNumberErrMsg()/*输入出错时的提示*/window(1,1,80,25);ClearPromptLine();cprintf(One number out of 0-9999! Please input the whole number again!);getch();void InputNumber(LongInt a,int OneOrTwo)/*输入长整型数*/char c;/记录输入时的逗号和分号short e;/记录输入数据short sign = 0;/记录长整型数的符号short FirstSection = 1;/是否是第1个4位数据组LongIntNode *pa,*s;/节点的临时指针InputNumberMsg(OneOrTwo);/显示输入提示ClearList(a);/ 清空长整型数的存储空间fflush(stdin);/ 刷清输入缓冲区，以避免以前错误按键的残留docscanf(%d,&e);c = getche();/读取数据if (FirstSection)/如果是第1个组,则设置整型数的符号if(e=0) sign = 1;if(e0) sign = -1;e *= -1;FirstSection = 0;if(e9999)/如果每组的数值不在0-9999之内则报错并要求重输整个长整型数InputNumberErrMsg();InputNumberMsg(OneOrTwo);FirstSection = 1;ClearList(a);fflush(stdin);/*刷清输入缓冲区*/c=,;else/如果本组数值符合要求则加入到长整型数据中InsTail(a,e);/在长整型数尾端加入本组数据a-data+;/组数加1while(c!=;);pa = a-next;/pa指向首结点while (pa-data = 0 & pa-next != a)/数值为0且不是尾结点则删除/*输入时可在前几节输入多个0，需要删除，但又不能将0删除完*/s = pa; pa = pa-next;/s指向当前结点,pa指向下结点a-next = pa;/断开对s的链接pa-prior = a;free(s);/释放sa-data-;/组数减1a-data *= sign;/设置长整型数的符号InputNumberMsg(OneOrTwo);/以正规格式显示长整数1OutputNumber(a);window(1,1,80,25);/重置显示窗为整个屏幕ShowMainPrompt();/回到功能选项等待命令输入char InputOperator()/输入运算符char opt;window(1,1,80,25);ClearPromptLine();cputs(Input the operation type ( + - * / % );gotoxy(2,8);cprintf(Operator:);fflush(stdin);/刷清输入缓冲区doopt = getche();gotoxy(11,8);/回退1格以便再次输入while(opt!=+ & opt!=- & opt!=*& opt!=/ & opt!=% & opt!=);/输入字符是否符合要求ShowMainPrompt();/回到功能选项等待命令输入return opt;/* 6、LongInt.c 长整型数运算处理模块文件 */#include LongInt.hStatus UnsignedAdd(LongInt c,LongInt a,LongInt b)/*无符号数相加，是普通加减法的基础*/short sum,carry=0; /进位LongIntNode *pa,*pb;pa = a-prior;/*pa,pb分别指两个加数的尾结点*/pb = b-prior;while(pa!=a & pb!=b)/* a 和 b 中都有没加的组时，执行加法*/sum = pa-data + pb-data + carry;carry = sum / 10000;/*进位*/sum = sum % 10000;/*余数，为当前组的数值*/if (!InsFirst(c,sum) return ERROR;/*加到和长整型数的首位*/pa = pa-prior;/*下一组*/pb = pb-prior;c-data+;/*组数加1*/while(pa!=a)/* a 中还有没加的组时，补到和上去*/sum = pa-data + carry;carry = sum / 10000;sum = sum % 10000;if (!InsFirst(c,sum) return ERROR;pa = pa-prior;c-data+;while(pb!=b)/* b 中还有没加的组时，补到和上去*/sum = pb-data + carry;carry = sum / 10000;sum = sum % 10000;if (!InsFirst(c,sum) return ERROR;pb = pb-prior;c-data+;if(carry)/* 如果还有进位*/if (!InsFirst(c,carry) return ERROR;c-data+;return OK;Status UnsignedSub(LongInt c,LongInt a,LongInt b)/*无符号数相减，总是用绝对值大的数减绝对小的数 是普通加减法的基础*/short diff,borrow=0;LongIntNode *pa,*pb,*pc,*s;pa = a-prior;pb = b-prior;while(pa!=a & pb!=b)diff = pa-data - borrow - pb-data;if (diff prior;pb = pb-prior;c-data+;while(pa!=a)diff = pa-data - borrow;if (diff prior;c-data+;if(borrow | pb!=b) return PleaseExchange;/* 不够减，提请调用程序交换a,b */pc = c-next;while (pc-data = 0 & pc-next != c)/*相减可能造成前几节数据为0，需要删除，但结果为零时又不能将0删除完*/s = pc; pc = pc-next;c-next = pc;pc-prior = c;free(s);c-data-;return OK;void add(LongInt c,LongInt a,LongInt b)if (a-data * b-data) 0) /*两数同号，则执行无符号加法，零为当成正数处理*/UnsignedAdd(c,a,b);c-data *= (a-data=0)?1:-1;else/*两数异号，则执行无符号减法*/*总是用绝对值大的数减绝对小的数*/if(UnsignedSub(c,a,b) = PleaseExchange