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C语言专业课程设计报告长整数四则运算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0二、设计思路0三、详细设计41、主要函数42、函数的主要调用关系图5四、调试分析及编程心得体会5五、用户手册5六、测试结果6七、源程序代码71、 主控文件72、 程序界面模块头文件103、 程序界面处理模块文件124、 长整型数输入输入及运算模块头文件185、 长整型数输入输出处理模块文件196、 长整型数运算处理模块文件237、 双向循环链表处理模块头文件348、 双向循环链表处理模块代码36一、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，（这样的话栈也很方便）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()/初始化；do接受命令；处理命令；while(“命令”=“结束”)2） 程序界面模块/, 3） 双向循环链表处理模块/ ,4） 长整型数的输入输出模块/, 5） 长整数运算模块/ 各模块之间的调用关系如下： (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，。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、 主控文件 */#include /*界面模块头文件*/#include /*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、 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、 程序界面处理模块文件 */#include #include /*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(); /计算程序名称的长度len = ( - 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();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(j);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;i;i+) putch(196);/画第3行的横线putch(180);/画第3行尾的三岔线for(j=4;j;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;i;i+) putch( );/画中间的空白putch(179);/画行尾的竖线gotoxy(1,);putch(195);/画倒数第3行的横线for(i=0;i;i+) putch(196);putch(180);gotoxy(1,);putch(179);/显示倒数第2行的输入提示len = strlen();cputs();for(i=0;i;i+) putch( );putch(179);gotoxy(1,);putch(192);/画最后一行的横线for(i=0;i;i+) putch(196);putch(217);void InitiInterface()/界面初始化int i, len, lenprompt;for(i=0;i ) = len;len = ( + IntMenuItem) * NofMenuItem + IntMenuItem + 2;lenprompt = strlen();/输入提示的长度if (len lenprompt) len = lenprompt;if ( len) = len;/界面的最终宽度if ( 9) = 9; /界面的最终高度 = lenprompt+2; /命令输入处的X坐标 = - 1; /命令输入处的Y坐标clrscr(); /清屏，以便显示程序界面textbackground(); /设置界面的背景颜色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,); /到倒数第2行首for(i=0;i;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;j;j+)gotoxy(2,j);/到第j行首for(i=0;i;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(, );void GoToPrompt() /* 将光标定位到命令选项提示行首 */ gotoxy(2,);void ShowMainPrompt() /* 显示命令选项提示 */ ClearPromptLine();cputs();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,(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(11,10,11);clrscr();/* 4、 长整型数输入输出及运算模块头文件 */#include 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 - 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、 长整型数输入输出处理模块文件 */#include #include #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、 长整型数运算处理模块文件 */#include Status 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 %