电子科大C--实验报告.doc

电子科技大学计算机学院

标 准 实 验 报 告

（实验）课程名称：C++程序设计实验

电子科技大学教务处制表

电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
学生姓名： 学 号： 指导教师：丘志杰
实验地点：主楼A2-412 实验时间：2012.11.23
一、实验室名称：电子科技大学计算机实验教学示范中心
二、实验项目名称：C++程序设计实验
三、实验学时：２４学时
四、实验原理：
了解数据封装的作用和实现方式，使用C++语言的抽象数据类型实现数据封装。了解继承的实现方式，使用C++语言的基类和派生类实现继承功能。了解运算符重载的机制，学会进行运算符重载。了解继承和多态的作用和实现方式，掌握动态联编方法，使用C++语言的抽象类和派生类实现继承性。
五、实验目的：
1、 掌握C++编程规范；
2、 掌握C++的封装、继承、运算符重载以及多态程序的基本编写方法；
3、 熟悉在visual Studio 2010（及以上版本）环境下的C++软件开发和调试过程。
六、实验内容：
C++编辑和编译系统采用Ｖisual Studio 2010，设计1个综合运用数据封装、继承、运算符重载、多态等机制的C++编程语言的应用实验“学校教职工工资管理程序”：对学校教职工进行关系划分；着重应用数据封装、继承等机制对各类人员进行类封装并体现继承和派生关系；着重应用虚函数机制，实现计算职工工资的功能；重载“<<”运算符，能够对对象进行信息输出。
七、实验器材（设备、元器件）：
1．硬件平台：
【电脑型号 戴尔 System Inspiron N4110 笔记本电脑】
【处理器 英特尔 第二代酷睿 i3-2350M @ 2.30GHz 双核】
速度 2.30 GHz (100 MHz x 23.0)
处理器数量 核心数: 2 / 线程数: 4
核心代号 Sandy Bridge NB
生产工艺 32 纳米
插槽/插座 Socket G2 (PGA 988 / BGA 1023)
一级数据缓存 2 x 32 KB, 8-Way, 64 byte lines
一级代码缓存 2 x 32 KB, 8-Way, 64 byte lines
二级缓存 2 x 256 KB, 8-Way, 64 byte lines
三级缓存 3 MB, 12-Way, 64 byte lines
特征 MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, HTT, EM64T, EIST
【主板 戴尔 03NKW8 (英特尔 HM67 芯片组)】
板载设备 Intel(R) Extreme Graphics 3 Controller / 视频设备 (启用)
板载设备 Intel(R) Azalia Audio Device / 音频设备 (启用)
BIOS 戴尔 Inc. A11
制造日期 02/09/2012
【内存 4 GB ( 三星 DDR3 1333MHz )】
DIMM 0: 三星 DDR3 1333MHz 2GB
制造日期 2012 年 02 月
型号 CE M471B5773CHS-CH9
序列号: 10021220

DIMM 2: 三星 DDR3 1333MHz 2GB
制造日期 2011 年 06 月
型号 CE M471B5773DH0-CH9
序列号: 0DE93D67
【主硬盘 西数 WDC WD5000LPVX-22V0TT0 ( 500 GB / 5400 转/分 )】
硬盘已使用 共 273 次，累计 867 小时
固件 01.01A01
接口 SATA III
数据传输率 600 MB/秒
特征 S.M.A.R.T, APM, 48-bit LBA, NCQ
【显卡 ATI Radeon HD 6630M ( 1 GB / 戴尔 )】
显卡 英特尔 HD Graphics Family
显存 1803 MB
制造商 戴尔
BIOS日期 01/18/20
驱动版本 9.3.0.0
驱动日期 20121025
主显卡 ATI Radeon HD 6630M
显存 1 GB
制造商 戴尔
2．软件平台：
【操作系统 Windows 8 专业版 64位 ( DirectX 11 )】
系统安装日期 Windows 8 / 2013 年 09 月 10 日
【开发环境Microsoft Visual Studio Express 2012 for Windows Desktop】
版本 11.0.50727.42 VSLRSTAGE
Microsoft .NET Framework
版本 4.5.50709
已安装的版本: Desktop Express
Team Explorer for Visual Studio 2012 05695-004-0030004-02119
Microsoft Team Explorer for Visual Studio 2012
Visual Basic 2012 05695-004-0030004-02119
Microsoft Visual Basic 2012
Visual C# 2012 05695-004-0030004-02119
Microsoft Visual C# 2012
Visual C++ 2012 05695-004-0030004-02119
Microsoft Visual C++ 2012
NuGet 程序包管理器 2.0.30717.9005
SQL Server Data Tools 11.1.20828.01
Microsoft SQL Server Data Tools
八、实验步骤：
1. 了解实验室可用的软硬件开发平台并学习必要的知识，安装并掌握Visual Studio 2010的基本使用方法；
2. 设计和编辑学校教职工工资管理程序
（1） 对教职工进行人员划分，设计类关系图，设计每个类的成员构成；
（2） 在Visual Studio 2010环境下，对各类教职工进行数据封装，并应用继承和派生机制实现类的继承功能；
（3） 应用虚函数机制，设计计算职工工资的功能，并在Visual Studio 2010环境下实现该功能；
（4） 应用运算符重载机制，在Visual Studio 2010环境下实现对“<<”运算符的重载，能够对对象进行信息输出。
3. 编译和调试
（1） 编译相应的C++程序，若不通过，则检查出错原因；
（2） 在编译通过的情况下，调试程序，看运行结果是否与预期一致。通过单步或函数级跟进调试程序；
4. 美化和优化程序编写规范和结果显示形式
5. 截取实验结果图和撰写实验报告
九、实验数据及结果分析：
1. 实验中采用的默认数据(在程序开始时会显示并且提供了可修改的接口)：
CAA（A级行政人员提成）:100
CAB（B级行政人员提成）:100
CAS（行政人员工龄工资）:100
CTS（教师工龄工资）:100
TI1（讲师课时费）:10
TI2（副教授课时费）:20
TI3（教授课时费）:30
TI4（博导课时费）:40
MS（带研究生提成）:50
PHD（带博士生提成）:100
2. 类说明：
CSaff:员工基础类，有姓名、工号、工龄、性别、基本工资；
CTempStaff：临时工，在员工基础上增加临时工工资；
CAdministrator:行政人员，在员工基础上增加“一般、A、B”3个职务等级 其中B级最高；
CTeacher:教师，在员工基础上增加“讲师、副教授、教授、博导”4个职务等级，增加“课时、带博士生数、带硕士生数”3方面信息。
每个类都重载了<<函数。
所有数据可增加、修改、删除、查询、磁盘读写（默认路径"F:\\staff.txt"）。
3. 【第一步】初始化测试。实验开始，程序提示正在初始化，自动加载F盘下staff.txt中数据：
（类标志、姓名、工号、性别、职务等级、工龄、临时工工资、课时、硕士生数、博士生数）
1 meng 2013 M 0 20 1600 200 0 0 0
3 dsaf 20 F 博导 2 40100 0 200 10 20
3 fd 213 F 副教授 42 14142 0 20 10 0
2 sdf 21 F 一般 20 7000 0 0 0 0
加载后可根据工号（保证唯一）查询信息。
询问是否需要修改默认数据，选择N，不修改。如附录截图1所示。
【第二步】界面测试。程序进入欢迎界面，提供5个选项：1-增加 2-修改 3-删除 4-查询5-存盘退出。如附录截图1所示。
【第三步】查询测试。输入4。程序要求输入查询员工的ID，输入2013。程序立即给出了2013工号对应的员工所有信息。如附录截图1所示。
【第四步】增加测试。程序自动回到5项选择界面。输入1。提示输入基本信息,根据要求输入了姓名：刘ABC 性别：F 工号：2012050020001 工龄：10 基础工资：2000。提示输入职位：1-临时工 2-行政人员 3-教师，输入了3。提示输入教师职称：1-讲师 2-教授 3-副教授 4-博导，输入了4。提示输入授课时间、所带硕士生数、所带博士生数，输入了200 10 20，程序提示增加成功。如附录截图2所示。
【第五步】删除测试。程序自动回到5项选择界面。输入3。提示输入要删除的员工ID，输入2013。程序立即给出了对应工号的员工所有信息，提示是否删除，输入Y。提示删除成功。如附录截图3所示。
【第六步】修改测试。程序自动回到5项选择界面。输入2。提示输入要修改的员工ID。输入21。程序立即给出了对应工号的员工所有信息，并且提供了3个选项供修改：1-姓名 2-性别 3-工龄，输入1。提示输入新姓名,输入王三。提示修改成功。如附录截图4所示。
【第七步】存盘测试。程序自动回到5项选择界面。输入5。程序自动退出。检查F盘下staff.txt文件可以看到如下数据：
3 dsaf 20 F 博导 2 40100 0 200 10 20
3 刘ABC 2012050020001 F 博导 10 2000 0 200 10 20
3 fd 213 F 副教授 42 14142 0 20 10 0
2 王三 21 F 一般 20 7000 0 0 0 0
可以看见新增了“刘ABC“员工的信息，删除了”meng”员工的信息，修改了”21“工号员工的姓名，程序测试成功。如附录截图5所示。
十、实验结论：
程序实现了一个程序实现学校教职工的工资管理，根据相应计算方式设计了类，重载了<<运算符，并且实现了教职工信息的增加、修改、删除、查询、以及持久化到磁盘中等基本要求。同时，程序还增加了判断，保证了工号的唯一性，优化了数据结构，提升了程序的稳定性、优化了时空复杂度。程序提供了比较好的人机交互界面，用户能根据提示管理整个系统。
十一、总结及心得体会：
这次实验我学习了很多东西：
1. 首先遇到的问题是类的实现。由于不熟练，查询了大量的资料才得以编程，建立了类的继承关系，理清了工资计算方式，实现了封装等操作。
2. 重载运算符。由于C++书上没有<<重载的相关代码，而<<重载的步骤和普通+-重载不同，极为复杂，需要用到友元类，经过上网查询、请教老师同学、比较完善地重载了<<运算符。
3. Map相关。在考虑采用数据结构存储中，首先想到了数组和普通链表，但是由于数组时间复杂度高，空间无法扩展，普通链表操作难度大，时间复杂度也很高。我考虑了采用STL中的map，map能产生键值对应的关系，而工号正好是满足要求的key。同时，map采用的是一种非常高效的非严格意义上的平衡检索二叉树：红黑树（red-black tree），基本上所有操作都是O(log2n),而且能够自动扩容，提供了大量接口函数，极为方便稳定快捷。因此我采用了map来存储数据。STL操作中遇到了一个有意思的问题：就是释放内存。由于类里面没有数组等数据结构，因此用默认析构函数就好。而map存在深拷贝和浅拷贝的问题。我定义的value是类而不是类指针，因此就是深拷贝，需要释放new出来的对象（原件）。而在最后调用clear()释放map的所有内存时，对象（副本）会去访问它的析构函数，进行内部释放，然后就只剩下raw memory，也就是没有被初始化的内存，它将被归还到alloc里面。如果我定义的是指针的话，clear()就只会释放指针而不会释放指针指向的内容，会产生内存泄漏，因此需要遍历map进行erase和delete来释放内存，比较麻烦。
4. 文件操作。文件操作时，我开始使用的是c语言的文件操作语法，由于string这种类类型的特殊性，输入输出的字符串均是乱码。然后我上网查询了一下，知道了要把string加上.c_str变为C语法的字符串才能正常输出。因此干脆就直接用C++的文件操作。在查询大量资料熟悉了C++的文件操作后，成功用流实现了文件的输入输出。其中也遇到了一个问题很有意思：判断文件结尾时如果直接用while(!fin.eof())会产生错误，查询资料后知道因为c++流很特殊，必须要在输入下一个的时候发现没有才会把fin的标志设置为false，fin.eof()才为true，而这样一来就会导致while循环多循环一次产生错误。知道原因也就很方便就能修改对应的代码了。
十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
可以看见的是，没有图形化的界面在输入时需要加大量的判断而浪费时间空间，增加代码难度，因此对错误数据仅仅做了简单的判断处理。如果要实现更健壮的程序，需要加入图形化来处理比较方便。
附录:
程序：
#include<iostream>
#include<map>
#include<string>
#include<stdlib.h>
#include<fstream>
using namespace std;
class CStaff;
class CAdministrator;
class CTeacher;
class CTempStaff;
map<string,CTempStaff>tpmap;
map<string,CTeacher>tcmap;
map<string,CAdministrator>admap;
map<string,CTempStaff>::iterator tpit;
map<string,CTeacher>::iterator tcit;
map<string,CAdministrator>::iterator adit;
int CAA=100,CAB=100,CAS=100,CTS=100,TI1=10,TI2=20,TI3=30,TI4=40,MS=50,PHD=100;

//--------------------cstaff-----------------------
class CStaff{
protected:
string number;
string name;
char sex;
unsigned int serviceyears;
double salary;
public:
CStaff(string num,string na,char se,unsigned int sy,double sala)
{
number=num;
name=na;
sex=se;
serviceyears=sy;
salary=sala;
}
void SetSex(char se){
sex=se;
};
char GetSex(){
return sex;
}
void SetNo(string num){
number=num;
}
string GetNo(){
return number;
}
void SetName(string na){
name=na;
}
string GetName(){
return name;
}
bool SetServiceYears(unsigned int sy){
if (sy<=0)
return false;
serviceyears=sy;
return true;
}
unsigned int GetServiceYears(){
return serviceyears;
}
double GetBaseSalary(){
return salary;
}
virtual double GetSalary()=0;
};
//--------------------ctempstaff----------------------
class CTempStaff:public CStaff{
private:
double Ts;
public:
CTempStaff(string num,string na,char se,unsigned int sy,double sala,double t):CStaff(num,na,se,sy,sala){
Ts=t;
}
double GetSalary(){
return salary+Ts;
}
double GetTs(){
return Ts;
}
friend ostream&operator<<(ostream&out ,CTempStaff&obj);
};

ostream&operator << (ostream&out ,CTempStaff&obj){
out<<"姓名:"<<obj.GetName()<<endl;
if (obj.sex=='M')
out<<"性别：男"<<endl;
else
out<<"性别：女"<<endl;
out<<"职位：临时工"<<endl;
out<<"工号："<<obj.GetNo()<<endl;
out<<"工龄："<<obj.GetServiceYears()<<endl;
out<<"薪资："<<obj.GetSalary()<<endl;
return out;
}

//--------------------cadmin-----------------------
class CAdministrator:public CStaff{
private:
string level;
public:
CAdministrator(string num,string na,char se,unsigned int sy,double sala,string lev):CStaff(num,na,se,sy,sala){
level=lev;
}
double GetSalary(){
if (!pare("一般"))
return salary+serviceyears*CAS;
else if (!pare("A"))
return salary+serviceyears*CAS+CAA;
else if (!pare("B"))
return salary+serviceyears*CAS+CAB;
}
string Getlevel(){
return level;
}
friend ostream&operator<<(ostream&out ,CAdministrator&obj);
};

ostream&operator << (ostream&out ,CAdministrator&obj){
out<<"姓名:"<<obj.GetName()<<endl;
if (obj.sex=='M')
out<<"性别：男"<<endl;
else
out<<"性别：女"<<endl;
if (!pare ("一般"))
out<<"职位：一般行政人员"<<endl;
else if (!pare ("A"))
out<<"职位：A级行政人员"<<endl;
else
out<<"职位：B级行政人员"<<endl;
out<<"工号："<<obj.GetNo()<<endl;
out<<"工龄："<<obj.GetServiceYears()<<endl;
out<<"薪资："<<obj.GetSalary()<<endl;
return out;
}
//--------------------cteacher-----------------------
class CTeacher:public CStaff{
private:
string level;
long time,phd,master;
public:
CTeacher(string num,string na,char se,unsigned int sy,double sala,string lev,long ti,long ph,long ms):CStaff(num,na,se,sy,sala){
level=lev;
time=ti;
phd=ph;
master=ms;
}
double GetSalary(){
if (!pare("讲师"))
return salary+serviceyears*CTS+time*TI1;
else if (!pare("副教授"))
return salary+serviceyears*CTS+time*TI2+master*MS;
else if (!pare("教授"))
return salary+serviceyears*CTS+time*TI3+master*MS;
else if (!pare("博导"))
return salary+serviceyears*CTS+time*TI4+master*MS+phd*PHD;
}
string Getlevel(){
return level;
}
long Gettime(){
return time;
}
long Getphd(){
return phd;
}
long Getmaster(){
return master;
}
friend ostream&operator<<(ostream&out ,CTeacher&obj);
};

ostream&operator << (ostream&out ,CTeacher&obj){
out<<"姓名:"<<obj.GetName()<<endl;
if (obj.sex=='M')
out<<"性别：男"<<endl;
else
out<<"性别：女"<<endl;
if (!pare ("讲师"))
out<<"职位：讲师"<<endl;
else if (!pare ("副教授"))
out<<"职位：副教授"<<endl;
else if (!pare ("教授"))
out<<"职位：教授"<<endl;
else
out<<"职位：博导"<<endl;
out<<"工号："<<obj.GetNo()<<endl;
out<<"工龄："<<obj.GetServiceYears()<<endl;
out<<"薪资："<<obj.GetSalary()<<endl;
return out;
}
//--------------------删除函数----------------------
bool deletestaff()
{
string tnum;
char yn;
cin>>tnum;
tpit=tpmap.find (tnum);
if (tpit!=tpmap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tpit->second<<endl<<"确认删除？Y/N"<<endl;
cin>>yn;
if (yn=='Y')
{
tpmap.erase(tpit);
return true;
}
return false;
}
tcit=tcmap.find(tnum);
if (tcit!=tcmap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tcit->second<<endl<<"确认删除？Y/N"<<endl;
cin>>yn;
if (yn=='Y')
{
tcmap.erase(tcit);
return true;
}
return false;
}
adit=admap.find(tnum);
if (adit!=admap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<adit->second<<endl<<"确认删除？Y/N"<<endl;
cin>>yn;
if (yn=='Y')
{
admap.erase(adit);
return true;
}
return false;
}
return false;
}
//--------------------访问函数----------------------
bool visitstaff()
{
string tnum;
cin>>tnum;
tpit=tpmap.find (tnum);
if (tpit!=tpmap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tpit->second<<endl;
return true;
}
tcit=tcmap.find(tnum);
if (tcit!=tcmap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tcit->second<<endl;
return true;
}
adit=admap.find(tnum);
if (adit!=admap.end())
{
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<adit->second<<endl;
return true;
}
return false;
}
//--------------------新增函数----------------------
bool newstaff()
{
int op1;
string number;
string name;
char sex;
unsigned int serviceyears;
double salary;
string level;
short level2;
long time,master=0,phd=0;
cout<<"姓名：";
cin>>name;
cout<<"性别(F/M)：";
cin>>sex;
cout<<"工号：";
cin>>number;
tpit=tpmap.find (number);
tcit=tcmap.find(number);
adit=admap.find(number);
if (tpit!=tpmap.end()||tcit!=tcmap.end()||adit!=admap.end())
{cout<<"此工号已经被占用！"<<endl;
return false;
}
cout<<"工龄:";
cin>>serviceyears;
cout<<"基础工资:";
cin>>salary;
cout<<"职位:1-临时工 2-行政人员 3-教师"<<endl;
cin>>op1;
switch (op1)
{
case 1:{double Ts;
cout<<"临时工固定工资：";
cin>>Ts;
CTempStaff *c1=new CTempStaff(number,name,sex,serviceyears,salary,Ts);
tpmap.insert(pair<string,CTempStaff>(c1->GetNo(),*c1));
delete c1;
return true;}
case 2:{cout<<"行政级别（一般/A/B）:";
cin>>level;
CAdministrator *c2=new CAdministrator(number,name,sex,serviceyears,salary,level);
admap.insert(pair<string,CAdministrator>(c2->GetNo(),*c2));
delete c2;
return true;}
case 3:cout<<"教师职称(1-讲师 2-教授 3-副教授 4-博导)："<<endl;
cin>>level2;
switch (level2){
case 1:{cout<<"输入授课时间:";
cin>>time;
CTeacher *c3=new CTeacher(number,name,sex,serviceyears,salary,"讲师",time,phd,master);
tcmap.insert(pair<string,CTeacher>(c3->GetNo(),*c3));
delete c3;
return true;}
case 2:{cout<<"输入授课时间、所带硕士生数，空格间隔，回车结束："<<endl;
cin>>time>>master;
CTeacher *c4=new CTeacher(number,name,sex,serviceyears,salary,"教授",time,phd,master);
tcmap.insert(pair<string,CTeacher>(c4->GetNo(),*c4));
delete c4;
return true;}
case 3:{cout<<"输入授课时间、所带硕士生数，空格间隔，回车结束："<<endl;
cin>>time>>master;
CTeacher *c5=new CTeacher(number,name,sex,serviceyears,salary,"副教授",time,phd,master);
tcmap.insert(pair<string,CTeacher>(c5->GetNo(),*c5));
delete c5;
return true;}
case 4:{cout<<"输入授课时间、所带硕士生数，所带博士生数，空格间隔，回车结束："<<endl;
cin>>time>>master>>phd;
CTeacher *c6=new CTeacher(number,name,sex,serviceyears,salary,"博导",time,phd,master);
tcmap.insert(pair<string,CTeacher>(c6->GetNo(),*c6));
delete c6;
return true;}
}
}
return false;
}
//--------------------编辑函数----------------------
bool editstaff()
{
string tnum;
char yn,sex;
int op,serviceyears,op1;
string name,number;
cin>>tnum;
tpit=tpmap.find (tnum);
tcit=tcmap.find(tnum);
adit=admap.find(tnum);
if (tpit!=tpmap.end())
{
op1=1;
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tpit->second<<endl;
}
else if (tcit!=tcmap.end())
{
op1=2;
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<tcit->second<<endl;
}
else if (adit!=admap.end())
{
op1=3;
cout<<endl<<"信息如下："<<endl<<adit->second<<endl;
}
else
return false;

if (tpit!=tpmap.end()||tcit!=tcmap.end()||adit!=admap.end())
cout<<"输入要修改的项目：1-姓名 2-性别 3-工龄"<<endl