c数制转换课程设计报告.docx

计算机学院《高级语言程序设计》课程设计报告
学号
1608220203
2016-2017学年 第二学期

《C语言程序设计》

课程设计报告

题目：
数制转换
专业：
网络工程（对口）
班级：
16网工（3）班
姓名：
代应豪
指导教师：
程庆
成绩：

计算机学院
2017 年 4月 25日

目录
一、转换概述 2
1、需求分析 2
2、概要设计 2
3.详细设计 4
1.十进制转化为任意进制函数： 4
2.任意进制转化十进制函数： 5
3.程序流程图 6
4.运行环境 11
5.开发工具和编程语言 12
二、数学原理 13
十进制转二进制： 13
十进制转八进制： 13
十进制转十六进制： 14
二进制转十进制： 14
二进制转八进制： 14
二进制转十六进制： 15
八进制转十进制： 15
八进制转十六进制： 16
十六进制转二进制： 16
十六进制转八进制： 16
三、附：源代码 17
测试结果 22
参考文献 25
四、小结 26
致谢 26

一、转换概述
1、需求分析
进制数制是人们利用符号进行计数的科学方法。数制有很多种，在计算机中常用的数制有：十进制，二进制、八进制和十六进制。十六进制数有两个基本特点:它由十六个字符0～9以及A，B，C，D，E，F组成（它们分别表示十进制数0～15），十六进制数运算规律是逢十六进一。
要求：
（1） 输入一个十进制数N，将它转换成R进制数输出，并可以进行逆转换。
（2） 输入数据包含多个测试实例，每个测试实例包含两个整数N(32位整数)和R（2<=R<=16, R<>10）。
（3） 为每个测试实例输出转换后的数，每个输出占一行。如果R大于10，则对应的数字规则参考16进制（比如，10用A表示，等等）。
（4） 界面友好。
2、概要设计
数制转换器程序是要求任意两种数间的相互转化，本次课程设计以任意进制间转换为中心实现二进制、八进制、十进制、十六进制、十八进制之间的相互转化。对输入的任意进制的数字进行转换，实现常见进制间的转换以及用户自定义需要转换的目标进制数，这样大大提高了本程序的用途。常见的二进制、八进制、十进制、十六进制、十六进制之间的固定转换，其转换方式大同小异，从低进制数向高进制数转换进行乘数累加，反之则逐步求余，最终进行分布计算得到想要的结果，对以上思想进行扩展，使其不仅仅局限于那些常见进制间的转换，更多的应用到任意进制之间的转换。本次系统程序，主要有两大模块组成，即任意进制转换为十进制、十进制转换为任意进制，这两部分共同组成了对任意进制数的转换的实现，通过菜单选择，让用户实现自己想要的结果，同时也在程序的简洁上有所压减，达到简洁的应用程序实现相对较复杂的功能。最后打印输出结果，清屏执行下次任务。
该程序包括七个子函数模块，其中菜单函数模块定义为整型，其余字符转换函数处理模块都根据函数所需定义数据类型。数制转换器处理系统中用数组来储存处十进制以外的数，将一个指定进制的数，从低到低高一位一位取出，并计算出每位的十进制值，然后乘以其数基的特定幂指数，得出这一位数的十进制值，将所有各位的十进制值相加得出这个数的十进制值，然后再将该十进制数转换为指定数制的数，此过程采用求余法进行，用这个十进制数作为被除数，用指定的数基作除数，连续求余，得出的余数依由个位到十位等的顺序组成新数，即得指定数制的数。
（1）逻辑设计如图所示：

图2.1
（2） 程序中各函数简单说明见如表1、1函数说明所示：

表2.1
返回值
函数名
参数表
函数说明
int
main
void
主函数
void
int ANY_ten()
int x,int num
任意进制转换为十进制
void
Int ten_ANY()
int num,int y
十进制转换为任意进制
void
ten_ANY()
num,2
十进制转换为二进制
void
list1()
num
进制转换菜单
void
list2()
num
主菜单
void
ANY_ch ()
num,num
任意进制间的转换

3.详细设计
1.十进制转化为任意进制函数：
十进制整数num转换为任意（x）进制整数采用"除x取余，逆序排列法。具体做法是：用x去除十进制整数，可以得到一个商和余数；再用x去除商，又会得到一个商和余数，如此进行，直到商为一时为止，然后把先得到的余数作为x进制数的低位有效位，后得到的余数作为x进制数的高位有效位，结构图如图3.4所示:
int ANY_ten(int x,int num)
{
int i,j=0;
int s=0;
for(i=1;num!=0;i*=x)
{
if(num%10>(x-1))
{
j=1;
break;
}
else
{
s+=(num%10)*i;
num=num/10;
}
}
if(j==1)
printf("原数据出错！请重新输入:\n");
else
printf("转换为十进制：%d\n\n",s);
return s;
}
2.任意进制转化十进制函数：
从最后一位开始算，依次列为第0、1、2...位第n位的数乘以任意进制数y的n次方得到的结果相加结构图如图3.5所示:
void ten_ANY(int num,int y)
{
int i;
int arr[30];
for(i=0;;i++)
{
arr[i]=num%y;
num=num/y;
if(num==0)
{
break;
}
}
printf("转换为 %d 进制：",y);
for(;i>=0;i--)
{
switch(arr[i])
{
case 10 : printf("A");break;
case 11 :printf("B");break;
case 12 :printf("C");break;
case 13 :printf("D");break;
case 14 :printf("E");break;
case 15 :printf("F");break;
case 16 :printf("G");break;
case 17 :printf("H");break;
case 18 :printf("I");break;
case 19 :printf("J");break;
default :printf("%d",arr[i]);
}
}
printf("\n\n");
}
3.程序流程图
（1）主函数main()流程图，如图3.1所示：

图3.1 main函数流程图
（2）主菜单list2()流程图，如图3.2所示：

图3.2 list2()函数流程图

6
（3）常见进制转换菜单list1()函数流程图，如图3.3所示：

图3.3常见进制转换菜单list1()函数流程图
（4）十进制转换为任意进制函数ten_ANY ()函数流程图，如图3.4所示：

图3.4十进制转换为任意进制函数ten_ANY ()函数流程图

（5）任意进制转换为十进制函数ANY _ch()函数流程图，如图3.5所示：

图3.5任意进制数之间的转换ANY_ch ()函数流程图

4.运行环境
软件环境
操作系统：Windows7
硬件环境
处理器：Intel Pentium 166MX 或更高
内存：32MB以上
硬盘空间：1GB以上
显卡：SVGA 显示适配
5.开发工具和编程语言
C语言

二、数学原理 
实现进制转换需要编个函数（进制转换器），每一函数完成相应进制的转换，下面是各个进制之间转换的数学方法的算法。 
十进制转二进制： 
十进制数转换成二进制数，是一个连续除2的过程；把要转换的数，除以2，得到商和余数，将商继续除以2，直到商为0.最后将所有余数倒序排列，得到数就是转换结果。 例如： 
302/2 = 151 余0 
151/2 = 75 余1  
75/2 = 37 余1
37/2 = 18 余1
18/2 = 9 余0 
9/2 = 4 余1
4/2 = 2 余0
2/2 = 1 余0  
所以302转换为2进制，结果：100101110  . 
十进制转八进制： 
十进制数转换成八进制的方法和转换为二进制的方法类似，唯一变化：除数由2变成8。 例如： 
120/8=15余0 
15/8=1余7
1/8=0余1 
所以120转换为8进制，结果：170.  
十进制转十六进制： 
十进制数转换成十六进制数的方法和转换为二进制的方法类似，唯一变化：除数由2变成16。 不过，十六进制数：（10～15）是用英文大写字母（A~F）表示。 例如： 
123/16=7余11 
所以123转换为16进制，结果：7B.  
二进制转十进制： 
二进制数转换为十进制数按权展开，第0位的权值是2的0次方，第1位的权值是2的1次方······ 例如： 
1010转换成十进制数：
第0位：0*2^0=0 
第1位：1*2^1=2
第2位：0*2^2=0
第3位：1*2^3=8
所以1010转换成十进制数,结果：0+2+0+8=10. 
二进制转八进制： 
利用421，从后往前每三位一组，缺位补0，然后按十进制方法进行转换。 例如： （11001） 001=1 011=3 
然后将结果按从下往上顶顺序书写：31. 
二进制转十六进制： 
二进制和十六进制的互相转换比较重要。不过这二者的转换却不用计算；利用8421，对于任意一个4位的二进制数，都可以很快算出它对应的10进制值。 例如： 
1111=8+4+2+1=15  
又因为十六进制数：10～15用大写字母A~F表示，所以15为F. 
八进制转二进制： 
   利用421；从后往前每三位一组，缺位处用0填补，然后按十进制方法进行转化; 
例如：  1—>001  3-à011 
然后我们将结果按从下往上的顺序书写就是：11001，那么这个11001就是八进制31的二进制形式。 
八进制转十进制： 
八进制就是逢8进1，八进制数采用 0～7这八数来表达一个数；八进制数第0位的权值为8的0次方，第1位权值为8的1次方，第2位权值为8的2次方…… 例如： 
1507转换成十进制数:
第0位：7*8^0=7
第1位：0*8^1=0 
第2位：5*8^2=320 
第3位：1*8^3=512 
所以换算成十进制：7+0+320+512=839 .
八进制转十六进制：   
八进制转换成十六进制：有两种方法：一种是先将八进制转换成二进制，在将二进制转换成十六进制。另一种方法是将八进制转换成十进制，在将十进制转换成十六进制。 
十六进制转二进制： 
上面已经提到二进制转换成十六进制的方法，记住8421，每一位的权值，所以十六进制转成二进制就是一段四位分别转成二进制。 
例如：Fà1111 ,Dà1101,Aà1010,5à0101. 
十六进制转八进制： 
十六进制转八进制也不能直接转换，需要将十六进制转换成十进制或者二进制，才能由十进制或者二进制转换成八进制。 
十六进制转十进制： 
16进制就是逢16进1，但我们只有0~9这十个数字，所以我们用A，B，C，D，E，F这六个字母来分别表示10，11，12，13，14，15。 
十六进制数的第0位的权值为16的0次方，第1位的权值为16的1次方，第2位的权值为16的2次方······ 所以，在第N（N从0开始）位上，如果是数 X （X 大于等于0，并且X小于等于 15，即：F）表示的大小为 X * 16的N次方。 
例如：  2AF5  
第0位：5*16^0=5
第1位：F*16^1=240 
第2位：A*16^3=2560 
第3位：2*16^4=8192 
所以转换 成十进制数为：10997.

26

三、附：源代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
list2();
int ANY_ten(int x,int num)
{
int i,j=0;
int s=0;
for(i=1;num!=0;i*=x)
{
if(num%10>(x-1))
{
j=1;
break;
}
else
{
s+=(num%10)*i;
num=num/10;
}
}
if(j==1)
printf("原数据出错！请重新输入:\n");
else
printf("转换为十进制：%d\n\n",s);
return s;
}

void ten_ANY(int num,int y)
{
int i;
int arr[30];
for(i=0;;i++)
{
arr[i]=num%y;
num=num/y;
if(num==0)
{
break;
}
}
printf("转换为 %d 进制：",y);
for(;i>=0;i--)
{
switch(arr[i])
{
case 10 : printf("A");break;
case 11 :printf("B");break;
case 12 :printf("C");break;
case 13 :printf("D");break;
case 14 :printf("E");break;
case 15 :printf("F");break;
case 16 :printf("G");break;
case 17 :printf("H");break;
case 18 :printf("I");break;
case 19 :printf("J");break;
default :printf("%d",arr[i]);
}
}
printf("\n\n");
}

void list1()
{
int i,a,m,num;
char ch[100];
FILE *f;
do{
getchar();
system("cls");
printf(" ********************************************\n");
printf(" ********** **********\n");
printf(" ********** 数制转换器 **********\n");
printf(" ********** **********\n");
printf(" ********** 1 - 十进制转二进制 **********\n");
printf(" ********** 2 - 十进制转八进制 **********\n");
printf(" ********** 3 - 十进制转十六进制 **********\n");
printf(" ********** 4 - 二进制转十进制 **********\n");
printf(" ********** 5 - 八进制转十进制 **********\n");
printf(" ********** 6 - 十六进制转十进制 **********\n");
printf(" ********** 7 - 二进制转八进制 **********\n");
printf(" ********** 8 - 二进制转十六进制 **********\n");
printf(" ********** 0 - 返回 **********\n");
printf(" ********** * **********\n");
printf(" ********************************************\n");
loop:printf("请输入你所选择的序号: ");
scanf("%d",&a);
if(a!=0&&a<9)
{
st:printf("\n输入要转换的数: ");
scanf("%s",&ch);
f=fopen("num.txt","w");
for(i=0;i<=(int)strlen(ch);i++)
fputc(ch[i],f);
fclose(f);
}
for(i=0;i<(int)strlen(ch);i++)
{
if((int)(ch[i])>=48&&(int)(ch[i])<=57||(ch[i])>='A'&&(int)(ch[i])<='J')
continue;
else
printf("输入有误! 请输入数字: ");goto st;break;
}
f=fopen("num.txt","r");
fscanf(f,"%d",&num); //读出文件num.txt中权值
fclose(f);
switch(a)
{
case 0 : list2();break;/*返回上一层*/
case 1 : ten_ANY(num,2); break; /*十进制转二进制*/
case 2 : ten_ANY(num,8); break; /*十进制转八进制*/
case 3 : ten_ANY(num,16); break; /*十进制转十六进制*/
case 4 : ANY_ten(2,num); break; /*二进制转十进制*/
case 5 : ANY_ten(8,num); break; /*八进制转十进制*/
case 6 : ANY_ten(16,num); break; /*十六进制转十进制*/
case 7 : m=ANY_ten(2,num);ten_ANY(m,8); break;/*二进制转八进制*/
case 8 : m=ANY_ten(2,num);ten_ANY(m,16);break; /*二进制转十六进制*/
default : printf("您的输入有误，请重新选择!\n");goto loop;break;
}
getchar();
}while(a>0);
}

void ANY_ch()
{
int a,m,x,y,num;
printf("请输入进制数: ");
scanf("%d",&x);
printf("输入该 %d 进制数：",x);
scanf("%d",&num);
m=ANY_ten(x,num);
printf(" 是否将当前十进制数进一步转换: 1.是 2.否\n");
printf(" 请选择: ");
loop2:scanf("%d",&a);
switch(a)
{
case 1:printf("转换的目标进制数为: ");
scanf("%d",&y);
ten_ANY(m,y);break;
case 2:printf("\t转换结束!");break;
default:printf("选择有误! 请重选: ");goto loop2;break;
}
getchar();
}

int list2()
{
int b;
do{
printf(" ************************************************\n");
printf(" *** 二十进制内任意进制转换! ***\n");
printf(" ************************************************\n");
printf("\t\t按Enter进入主菜单!");
getchar();
system("cls");
printf(" ********************************************\n");
printf(" ********** 【主菜单】 **********\n");
printf(" ********** **********\n");
printf(" ********** 模式选择 **********\n");
printf(" ********** **********\n");
printf(" ********** 1 - 常见进制转换 **********\n");
printf(" ********** 2 - 自定义进制数转换 **********\n");
printf(" ********** 0 - 退出 **********\n");
printf(" ********** **********\n");
printf(" ********************************************\n");
loop1:printf(" 请选择要执行的模式: ");
scanf("%d",&b);
switch(b)
{
case 1: list1();break; /*常见进制转换菜单*/
case 2: ANY_ch();break; /*任意进制数之间转换*/
case 0: exit(0);break;
default: printf("\n您的输入有误，请重新选择!\n\n");goto loop1;break;
}
getchar();
}while(b>0);
return 0;
}

void main()
{
list2();
}

测试结果
按Enter键进入主菜单，如图3.1所示：

图3.1十进制转换为二进制

选择1，进入常见进制转换菜单，如图3.2所示：

图3.2十进制转换为二进制

选择1，十进制转换为二进制函数，输入12,结果如图3.3所示：

图3.3十进制转换为二进制

选择2，十进制转换为八进制函数，输入20,结果如图3.4所示：

图3.4十进制转换为八进制

选择3，十进制转换为十六进制函数，输入30，结果如图3.5所示：

图3.5十进制转换为十六进制

选择4，二进制转换为十进制函数，输入131，结果如图3.6所示：

图3.6二进制转换为十进制

选择4，二进制转换为十进制函数，输入111，结果如图3.7所示：

图3.7二进制转换为十进制

选择5，八进制转换为十进制函数，输入171，结果如图3.8所示：

图3.8八进制转换为十进制

选择6，十六进制转换为十进制函数，输入19AF，结果如图3.9所示：

图3.9十六进制转换为十进制

选择7，二进制转换为八进制函数，输入1101，结果如图3.10所示：

图3.10十六进制转换为十进制

选择8，二进制转换为十六进制函数，输入11111，结果如图3.11所示：

图3.11二进制转换为十六进制

选择0，返回主菜单如图3.12所示：

图3.12返回主菜单

选择2，自定义进制转换，输入进制数为2，数字为110101，选择1.是，结果如图3.13所示：

图3.13自定义进制转换

参考文献
[1]谭浩强.C程序设计（第三版）.北京:清华大学出版社.2005:34
[2]李建忠.大学计算机基础.西安:西北大学出版社.2005:104
[3]谭浩强.C程序设计题解与上机指导（第三版）.北京:清华大学出版社.2005:68
[4]罗建军、朱丹军、顾刚.C++程序设计教程（第2版）.北京:高等教育出版社.2007:76
四、小结
本次课程设计，完成的数制转换器系统实现了二进制、八进制、十六进制和十进制之间相互转换等功能，同时也实现了二十进制内任意进制之间的转化功能。并且加入了对输入数字的判定是否符合要求，对输入不合法字符检验并提示的功能。当输入的数字太大而无法实现转化时，主要是因为数字超过了定义的长度，无法实现两个数制转化。除此之外本程序不能实现小数的转化等问题。我希望以后可以实现上述两个问题，首先是改进程序，使其能实现小数的转化，其次改进定义的长度问题，使其能够转化更大的数。
这次课程设计使我对C语言知识进行了系统的、有条理的复习，对许多知识点都加强了记忆。通过本次数据结构课程设计，我进一步学习了用C语言设计代码的思想，并把它运用到实际操作中。C语言是工具，数据结构是思想，把两者结合起来，熟练运用，才能设计出符合要求的算法。设计过程中，我也遇到很多麻烦，并通过翻阅资料、询问同学来解决。在这个过程中，我知道了与他人合作的重要性，学会了与他人合作。以后，我会更认真的学习C语言，不断提高自己的编程水平。
致谢

在这次C语言课程设计中，我的老师和同学给了我及大的帮助。特别是我的指导老师熊茜老师，还有我的C语言任课老师金尚柱老师。在此，我对他们表示感谢!感谢他们在我面对困难时给了我帮助和支持。也感谢那些给我帮助的所有同学！