基于MFC的科学计算器课程设计实验报告

课程设计实验报告

题目

学院

专业

班级

课程名称

学号

学生姓名

指导教师

成绩

二○一三年一月

目录

1 概述

1.1 课程设计目的

1.2 课程设计内容

1.3 课程设计思想

2 系统需求分析

2.1 系统目标

2.2 主体功能

2.3 开发环境

3 系统概要分析

3.1 设计步骤

3.2 界面设计

3.3 主要代码

4 结论与心得体会

4.1 遇到的问题与解决方法

4.2 心得

5 附录

5.1 测试

5.2 程序源代码

1 概述

1.1课程设计目的

《面向对象程序设计》是一门实践性很强的计算机专业基础课程，课程设计是学习完该课程后进行的一次较全面的综合练习。其目的在于通过实践加深学生对面向对象程序设计的理论、方法和基础知识的理解，掌握使用C++语言进行面向对象设计的基本方法，提高运用面向对象方法分析实际问题、解决实际问题的能力。

1、巩固并加深学生对C++语言程序设计知识的理解；

2、培养学生面向对象的程序设计思想，使学生认识面向过程和面向对象两种设

计方法的区别；

3、进一步掌握和应用VS 2010集成开发环境；

4、提高运用C++语言解决实际问题的能力；

5、掌握书写程序设计开发文档的能力（书写课程设计实验报告）。

1.2课程设计内容

课题名称：功能齐全的计算器

说明：利用MFC实现一个功能齐全的计算器

要求：

1、实现的基本功能有：加、减、乘、除、计算带括号的运算式；

2、扩展功能有开平方、求三角函数、阶乘、自然底数e的幂、10的幂和普通数

的幂、进制的转化等；

3、输入的原始数据、运算中间数据和结果都显示在窗口顶部的同一个编辑框中；

4、计算功能基本上是用系统内部函数；

5、“归零”按钮可以清除所有已输入的数据从头计算；

6、“←”按钮可以退位。

1.3课程设计思想

如流程图1所示，先在编辑框中输入运算式，通过IsChar()函数判断表达式中是否有复杂的运算符。若无，则进行简单的双目运算；若有，则通过String_Replace()函数将IsChar()函数无法识别的运算符或字符用一定方式或浮点数替换，再进行简单的双目运算。

1

2系统需求分析

2.1系统目标

我们在学习生活中，常会遇到一些繁杂的数值运算，这时候我们就必须用到科学计算器，所以便着手开发了这个计算器程序，以便用于自己的学习工作。要计算功能有以下几个方面：加法，减法，乘法，除法，求幂，求平方根，求Sin，求Cos。

2.2主体功能

1、十进制数的加、减、乘、除、乘方、阶乘等简单计算。

2、科学计算函数，包括正弦、余弦、正切、开方、指数等函数运算。

3、实现括号的优先级判断。

4、将编辑框里的内容以转化成二、八、十六进制。

2.3开发环境

Windows 操作系统，Microsoft Visual Studio 2010。

3系统详细设计

3.1设计步骤

打开VS2010,在文件中点击新建，在弹出框内选择MFC AppWizard[exe]工程，输入工程名Calculator及其所在位置，点击确定，如图2所示。

图2新建MFC AppWizard[exe]工程

选择基于对话框，如图3所示

图3 基于对话框

3.2界面设计

设计如图4所示的计算机界面，右击创建类向导，如表1所示，为每个控件添加ID号和单击响应事件的消息处理（BN_CLICKED）。

图4 计算机主界面

表1 各按钮和编辑框等对象的属性如图5所示，为IDC_EDIT1和IDC_RADIO1添加变量。

图5 添加变量

3.3主要代码

1）“=”键单击响应代码

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnequal()

{

UpdateData();

m_str = m_string;

while ( ! IsChar(m_str))// 判断表达式中是否有其他字符

{

Calculate(m_str);

}

double sum = Simple( m_str );

if( sum > -9.9002032198673601e-10 && sum < 9.9002032198673601e-10) { sum = 0;}

if( sum > 0.4999999 && sum < 0.5000001) { sum = 0.5;}

if( sum < -0.4999999 && sum > -0.5000001) { sum = -0.5;}

char answer[30] ;

gcvt(sum, 20, answer); //把浮点数转换成字符串，同时返回一个指向字符串的存储位置的指针SetDlgItemText(IDC_EDIT1,answer);

}

2）简单双目运算

double CCalculatorVersion3Dlg::Simple(string str)

{

double a = 0 ;

double b,c;

char op;

istringstream sin( str ); //定义字符流

for ( sin >>b ; sin>>op>>c; ) //分别读入运算符和运算符前后¨两个浮点数

{

switch( op )

{

case'-': // 减法运算

c = - c;

case'+': // 加法运算

a += b;

b = c;

break;

case'*': // 乘法运算

b *= c;

break;

case'/': // 除法运算

if ( c == 0 )

{

MessageBox("Can't be divided by zero");break;

}

b = b /

c ;

break;

case'%': // double 数据的取模

if ( (long)c != 0 )

b = fmod( b ,

c );

break;

default:

break;

}

}

return a + b;

}

3）判断是否有简单双目运算以外的字符或运算符

BOOL CCalculatorVersion3Dlg::IsChar(string str)

{

int i;

for ( i = 0 ; i < str.length (); i ++ )

{

if ( ! (( str[i] >= '0' && str[i] <= '9' ) || (str[i] == '+') || (str[i] == '-') ||

(str[i] == '*') || (str[i] == '/') || (str[i] == '.') || ( str[i] == 'e') || ( str[i] == '%') ))

return FALSE;

}

return TRUE;

}

4）转换函数

void CCalculatorVersion3Dlg::String_replace(string &strBig, const string &strsrc, const string &strdst) {

{

string::size_type pos=0;

string::size_type srclen=strsrc.size();

string::size_type dstlen=strdst.size();

while( (pos=strBig.find(strsrc, pos)) != string::npos)

{

strBig.replace(pos, srclen, strdst);

pos += dstlen;

}

}

}

5）复杂运算

double CCalculatorVersion3Dlg::Calculate(string &str)

{

// 递归计算括号内的值

if ( IsChar(str) )

{

double tok = Simple(str);

char token[20] ;

gcvt(tok,20,token);

String_replace( m_str, str, token );

}

else

{

// 是否有PI

while ( str.find ("PI") != -1 )

{

String_replace(m_str, str.substr(str.find ("PI"), 2 ), PI);

}

// 是否有e

while ( str.find ("EI") != -1 )

{

String_replace(m_str, str.substr(str.find ("EI"), 2 ), EI);

}

// 是否有括号

while ( str.find(")") != -1 )

{

int rightBrk = str.find(")");

int leftBrk = str.rfind ("(",rightBrk);

str.erase( rightBrk, 1 );

str.erase( leftBrk, 1 );

return Calculate(str.substr (leftBrk, rightBrk - leftBrk - 1) ); }

// 是否有sqrt

while ( str.find ("sqrt") != -1 )

{

int m1 = str.find ("sqrt");

int r1 = FindRight(m1 + 3);

double c1 = sqrt(atof(str.substr (m1 + 4 ,r1-m1-3).c_str()));

char ch1[20];

gcvt(c1,20,ch1);

String_replace(m_str,str.substr(m1,r1-m1+1), ch1);

}

// 是否有log

while ( str.find ("log") != -1 )

{

int m2 = str.find ("log");

int r2 = FindRight(m2 + 2);

double c2 = log10(atof(str.substr(m2 + 3,r2-m2-2).c_str()));

char ch2[20];

gcvt(c2,20,ch2);

String_replace(m_str,str.substr(m2,r2-m2+1),ch2);

}

// 是否有ln

while ( str.find ("ln") != -1 )

{

int m3 = str.find ("ln");

int r3 = FindRight(m3 + 1);

double c3 = log(atof(str.substr(m3 + 2,r3-m3-1).c_str()));

char ch3[20];

gcvt(c3,20,ch3);

String_replace(m_str,str.substr(m3,r3-m3+1),ch3);

}

// 是否有阶乘

while ( str.find ("!") != -1 )

{

int m4 = str.find("!");

int l1 = FindLeft(m4);

int c4 = atoi(str.substr(l1,m4-l1).c_str());

int sum = 1;

for ( int m = 1 ; m <= c4; m++ )

sum *= m;

char ch4[20];

itoa(sum,ch4,10);

String_replace(m_str,str.substr(l1,m4-l1+1),ch4);

}

// 是否有三角函数

while ( str.find ("sin") != -1 )

{

int m5 = str.find ("sin");

int r5 = FindRight(m5 + 2);

double c5 = sin(atof(str.substr(m5 + 3,r5-m5-2).c_str())/180*pi);

if( c5 > -9.9002032198673601e-10 && c5 < 9.9002032198673601e-10) { c5 = 0;} if( c5 > 0.4999999 && c5 < 0.5000001) { c5 = 0.5;}

if( c5 < -0.4999999 && c5 > -0.5000001) { c5 = -0.5;}

char ch5[20];

gcvt(c5,20,ch5);

String_replace(m_str,str.substr(m5,r5-m5+1),ch5);

}

while ( str.find ("cos") != -1 )

{

int m6 = str.find ("cos");

int r6 = FindRight(m6 + 2);

double c6 = cos(atof(str.substr(m6 + 3,r6-m6-2).c_str())/180*pi);

if( c6 > -9.9002032198673601e-10 && c6 < 9.9002032198673601e-10) { c6 = 0;} if( c6 > 0.4999999 && c6 < 0.5000001) { c6 = 0.5;}

if( c6 < -0.4999999 && c6 > -0.5000001) { c6 = -0.5;}

char ch6[20];

gcvt(c6,20,ch6);

String_replace(m_str,str.substr(m6,r6-m6+1),ch6);

}

while ( str.find ("tan") != -1 )

{

int m7 = str.find ("tan");

int r7 = FindRight(m7 + 2);

double c7 = tan(atof(str.substr(m7 + 3,r7-m7-2).c_str())/180*pi);

if( c7 > -9.9002032198673601e-10 && c7 < 9.9002032198673601e-10) { c7 = 0;} if( c7 > 0.4999999 && c7 < 0.5000001) { c7 = 0.5;}

if( c7 < -0.4999999 && c7 > -0.5000001) { c7 = -0.5;}

char ch7[20];

gcvt(c7,20,ch7);

String_replace(m_str,str.substr(m7,r7-m7+1),ch7);

}

// 是否有“^”

while ( str.find ("^") != -1 )

{

int md = str.find("^");

int left = FindLeft(md);

int right = FindRight(md);

char c[20];

double aa, bb;

aa = atof(str.substr(left,md - left ).c_str());

bb = atof(str.substr (md + 1, right - md ).c_str());

gcvt( pow( aa ,bb ),20,c);

String_replace(m_str, str.substr(left,right - left + 1 ), c);

}

}

return 0;

}

6）小数点的左部和右部

int CCalculatorVersion3Dlg::FindLeft(int m)

{

for ( int i = m - 1; i >= 0 ; i -- )

{

if ( ! (( m_str[i] >= '0' && m_str[i] <= '9' ) || ( m_str[i] == '.'))) return i + 1;

}

return 0;

}

int CCalculatorVersion3Dlg::FindRight(int m)

{

for ( int j = m + 1; j < m_str.length() ; j ++ )

{

if ( ! (( m_str[j] >= '0' && m_str[j] <= '9' ) || ( m_str[j] == '.'))) return j - 1;

}

return m_str.length() - 1;

}

4 结论与心得体会

4.1 遇到的问题与解决方法

1、Debug Assertion Failed.

File: dlgdata.cpp

Line: 43

Solution: 编辑框Edit1属性选Group

2、Debug Assertion Failed.

File: dlgdata.cpp

Line: 269

Solution: 单选IDC_RADIO1的属性选Group，其他不设

3、ASSERTION::IsWindow(m_hWnd) 断言

Solution: 消除野指针

4.2 心得

这学期上过WINDOWS高级编程，书上有一个简易的计算器的制作，但是对于利用MFC这个类库制作能进行科学运算的方法还不是很了解。

这个计算器我命名为VERSION 3.0的原因，是我在这个版本之前还做了两个计算器。第一个不能实现科学的单目运算，第二个能进行三角函数等运算但不能实现括号。后来将网上下载来的资源整理后发现substr()、find()等函数的功能，才写出这个计算器。

感觉写得并不是很好，因为还有一些问题没有得到完全的解决，比如sin函数与括号的结合问题，至今还没找到解决的方法，只能以后有空再好好想想了！

本来还想上网学一下MFC的美化，把这个页面做得好看一些的，但时间不允许了，所以只是在同学的指点下添加了计算器的背景图。

总的来说，这次的课程设计，还是让自己学到不少东西，同时也感觉到自己现在的不足——基础不够扎实，很多东西都是一知半解，真的要好好加强对基础知识的学习了！很多问题，不仅仅只是把功能实现就行了，还要注意代码的优化，把结果做得更好！

5 附录

5.1 测试

1）（7-9）/5

结果正确，证明可以实现双目运算符的连续运算，菜单功能正常2)sin30

运算结果证明单目运算符能运行成功

3)8/0

证明错误提示功能实现正常

5.2 程序源代码

// CalculatorVersion3Dlg.cpp : 实现文件

#include"stdafx.h"

#include"CalculatorVersion3.h"

#include"CalculatorVersion3Dlg.h"

#include"afxdialogex.h"

#include

#include

#include

using namespace std;

#define pi 3.141592653579893

const char * PI = "3.141592653579893"; const char * EI = "2.718281828459045";

……

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnclear() {

m_string = "";

UpdateData(FALSE);

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnRadio1() {

m_num = 0;

UpdateData();

int answer1 = (int)atof(m_string.operator LPCTSTR());

itoa(answer1,(char *)m_string.operator LPCTSTR(),2);

UpdateData(FALSE);

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnRadio2()

{

m_num = 1;

UpdateData();

int answer = (int)atof(m_string.operator LPCTSTR());

itoa(answer,(char *)m_string.operator LPCTSTR(),8);

UpdateData(FALSE);

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnRadio3()

{

m_num = 2;

UpdateData();

int answer = (int)atof(m_string.operator LPCTSTR());

itoa(answer,(char *)m_string.operator LPCTSTR(),10);

UpdateData(FALSE);

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnRadio4()

{

m_num = 3;

UpdateData();

int answer = (int)atof(m_string.operator LPCTSTR());

itoa(answer,(char *)m_string.operator LPCTSTR(),16);

UpdateData(FALSE);

}//进制的转换

void CCalculatorVersion3Dlg::OnButton0()

{

m_string += "0";

UpdateData( FALSE );

}// 1~9和其他按钮类似

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnback()

{

m_string.Delete( m_string.GetLength() - 1, 1 );

UpdateData( FALSE );

}// 撤销键

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnei()

{

m_string += "EI^";

UpdateData( FALSE );

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnpi()

{

m_string += "PI";

UpdateData( FALSE );

}

void CCalculatorVersion3Dlg::OnBtnsin()

{

m_string += "sin";

UpdateData( FALSE );

}

……