C++面向程序设计（第二版）课后习题答案解析
最近没什么心情整理零散的知识点，就整理一下第四章的课后习题答案。
1.定义一个复数类Complex，重载运算符“+”，使之能用于复数的加法运算。将运算符函数重载为非成员函数，非友元的普通函数。编程序，求两个复数之和。
源代码：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Complex 5 {public: 6 Complex(){real=0;imag=0;} 7 Complex(double r,double i){real=r;imag=i;} 8 double get_real();//获取实部函数 9 double get_imag();//获取虚部函数 10 void display();//显示函数 11 private: 12 double real; 13 double imag; 14 }; 15 16 //实现具体的函数 17 double Complex::get_real() 18 { 19 return real; 20 } 21 double Complex::get_imag() 22 { 23 return imag; 24 } 25 void Complex::display() 26 { 27 cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl; 28 } 29 //重载运算符“+” 30 Complex operator + (Complex &c1,Complex &c2) 31 { 32 return Complex(c1.get_real()+c2.get_real(),c1.get_imag()+c2.get_imag()); 33 } 34 35 36 int main() 37 { 38 Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3; 39 c3=c1+c2; 40 cout<<"c3="; 41 c3.display(); 42 system("pause"); 43 return 0; 44 }
2.定义一个复数类Complex，重载运算符“+”，“-”，“*”，“/”，使之能用于复数的加，减，乘，除。运算符重载函数作为Complex类的成员函数。编程序，分别求两个复数之和、差、积和商。
源程序：
1 #include<iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Complex 5 { 6 public: 7 Complex(){real=0;imag=0;} 8 Complex(double r,double i){real=r;imag=i;} 9 //重载函数：加、减、乘、除 10 Complex operator+(Complex &c2); 11 Complex operator-(Complex &c2); 12 Complex operator*(Complex &c2); 13 Complex operator/(Complex &c2); 14 void display(); 15 private: 16 double real; 17 double imag; 18 }; 19 Complex Complex::operator+(Complex &c2) 20 { 21 Complex c; 22 c.real=real+c2.real; 23 c.imag=imag+c2.imag; 24 return c; 25 } 26 Complex Complex::operator-(Complex &c2) 27 { 28 Complex c; 29 c.real=real-c2.real; 30 c.imag=imag-c2.imag; 31 return c; 32 } 33 Complex Complex::operator* (Complex &c2) 34 { 35 Complex c; 36 c.real=real*c2.real-imag* c2.imag; 37 c.imag=imag* c2.real+real*c2.imag; 38 return c; 39 } 40 Complex Complex::operator/(Complex &c2) 41 { 42 Complex c; 43 c.real=(real*c2.real+imag* c2.imag)/(c2.real*c2.real+c2.imag* c2.imag); 44 c.imag=(imag* c2.real-real*c2.imag)/(c2.real*c2.real+c2.imag* c2.imag); 45 return c; 46 } 47 void Complex::display() 48 { 49 cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl; 50 } 51 52 int main() 53 { 54 Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3; 55 c3=c1+c2; 56 cout<<"c1+c2="; 57 c3.display(); 58 c3=c1-c2; 59 cout<<"c1-c2="; 60 c3.display(); 61 c3=c1*c2; 62 cout<<"c1*c2="; 63 c3.display(); 64 c3=c1/c2; 65 cout<<"c1/c2="; 66 c3.display(); 67 system("pause"); 68 return 0; 69 }
3.定义一个复数类函数Complex，重载运算符“+”，使之能用于复数的加法运算。参加运算的两个运算量都可以是类对象，也可以其中有一个是整数，顺序任意。如c1+c2,i+c1,c1+i均合法（设i为整数，c1,c2为复数）。编程序，分别求两个复数之和、整数和复数之和。
源代码：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Complex 5 { 6 public: 7 Complex(){real=0;imag=0;} 8 Complex(double r,double i){real=r;imag=i;} 9 //定义重载复数加法 10 Complex operator+(Complex &c2); 11 //定义重载整数加法 12 Complex operator+(int &i); 13 //定义友元类重载复数、整数加法函数 14 friend Complex operator+(int&,Complex &); 15 void display(); 16 private: 17 double real; 18 double imag; 19 }; 20 21 Complex Complex::operator+(Complex &c) 22 { 23 return Complex(real+c.real,imag+c.imag); 24 } 25 Complex Complex::operator+(int &i) 26 { 27 return Complex(real+i,imag); 28 } 29 void Complex::display() 30 { 31 cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl; 32 } 33 Complex operator+(int &i,Complex &c) 34 { 35 return Complex(i+c.real,c.imag); 36 } 37 38 int main() 39 { 40 Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3; 41 int i=5; 42 c3=c1+c2; 43 cout<<"c1+c2="; 44 c3.display(); 45 c3=i+c1; 46 cout<<"i+c1="; 47 c3.display(); 48 c3=c1+i; 49 cout<<"c1+i="; 50 c3.display(); 51 system("pause"); 52 return 0; 53 }
4.有两个矩阵a和b，均为2行3列。求两个矩阵之和，重载运算符“+”，使之能用于矩阵相加。如c=a+b。
源代码：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Matrix 5 { 6 public: 7 Matrix(); 8 //定义友元类加法重载函数 9 friend Matrix operator+(Matrix &,Matrix &); 10 //定义矩阵输入函数 11 void input(); 12 //定义矩阵输出函数 13 void display(); 14 private: 15 //定义两行三列的矩阵 16 int mat[2][3]; 17 }; 18 Matrix::Matrix() 19 { 20 for(int i=0;i<2;i++) 21 { 22 for(int j=0;j<3;j++) 23 { 24 mat[i][j]=0; 25 } 26 27 } 28 29 } 30 //矩阵加法运算函数 31 Matrix operator+(Matrix &a,Matrix &b) 32 { 33 Matrix c; 34 for(int i=0;i<2;i++) 35 { 36 for(int j=0;j<3;j++) 37 { 38 c.mat[i][j]=a.mat[i][j]+b.mat[i][j]; 39 } 40 } 41 42 return c; 43 } 44 //矩阵控制台输入具体数据函数 45 void Matrix::input() 46 { 47 cout<<"input value of matrix:"<<endl; 48 for(int i=0;i<2;i++) 49 { 50 for(int j=0;j<3;j++) 51 { 52 cin>>mat[i][j]; 53 } 54 55 } 56 57 } 58 //显示矩阵数据函数 59 void Matrix::display() 60 { 61 for (int i=0;i<2;i++) 62 { 63 for(int j=0;j<3;j++) 64 { 65 cout<<mat[i][j]<<" "; 66 } 67 cout<<endl; 68 } 69 } 70 int main() 71 { 72 Matrix a,b,c; 73 a.input(); 74 b.input(); 75 cout<<endl<<"Matrix a:"<<endl; 76 a.display(); 77 cout<<endl<<"Matrix b:"<<endl; 78 b.display(); 79 c=a+b; 80 cout<<endl<<"Matrix c = Matrix a + Matrix b :"<<endl; 81 c.display(); 82 system("pause"); 83 return 0; 84 }
5.在第四题的基础上，重载流插入运算符“<<”和流提取运算符“>>”，使之能用于矩阵的输入和输出。
源程序：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Matrix 5 { 6 public: 7 Matrix(); 8 //定义重载运算符“+”函数 9 friend Matrix operator+(Matrix &,Matrix &); 10 //定义重载流插入运算符“<<”函数 11 friend ostream& operator<<(ostream&,Matrix&); 12 //定义重载流提取运算符“>>”函数 13 friend istream& operator>>(istream&,Matrix&); 14 private: 15 //定义2行3列矩阵 16 int mat[2][3]; 17 }; 18 //初始化矩阵 19 Matrix::Matrix() 20 { 21 for(int i=0;i<2;i++) 22 { 23 for(int j=0;j<3;j++) 24 { 25 mat[i][j]=0; 26 } 27 28 } 29 } 30 //重载运算符“+”函数 31 Matrix operator+(Matrix &a,Matrix &b) 32 { 33 Matrix c; 34 for(int i=0;i<2;i++) 35 { 36 for(int j=0;j<3;j++) 37 { 38 c.mat[i][j]=a.mat[i][j]+b.mat[i][j]; 39 40 } 41 } 42 43 return c; 44 } 45 46 //重载流提取运算符“>>”函数，输入矩阵数据 47 istream& operator>>(istream &in,Matrix &m) 48 { 49 cout<<"input value of matrix:"<<endl; 50 for(int i=0;i<2;i++) 51 { 52 for(int j=0;j<3;j++) 53 { 54 in>>m.mat[i][j]; 55 } 56 57 } 58 59 return in; 60 } 61 //重载流插入运算符“<<”函数，输出矩阵数据 62 ostream& operator<<(ostream &out,Matrix &m) 63 { 64 for (int i=0;i<2;i++) 65 {for(int j=0;j<3;j++) 66 { 67 out<<m.mat[i][j]<<" "; 68 } 69 out<<endl; 70 } 71 return out; 72 } 73 int main() 74 { 75 Matrix a,b,c; 76 cin>>a; 77 cin>>b; 78 cout<<endl<<"Matrix a:"<<endl<<a<<endl; 79 cout<<endl<<"Matrix b:"<<endl<<b<<endl; 80 c=a+b; 81 cout<<endl<<"Matrix C = Matrix a + Matrix b :"<<endl<<c<<endl; 82 system("pause"); 83 return 0; 84 }
6.请编写程序，处理一个复数与一个double数相加的运算，结果存放在一个double型的变量dl中，输出dl的值，再以复数的形式输出此值。定义Complex（复数）类，在成员函数中包含重载类型转换运算符：
operator double() {return real;}
源代码：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Complex 5 { 6 public: 7 Complex(){real=0;imag=0;} 8 Complex(double r){real=r;imag=0;} 9 Complex(double r,double i){real=r;imag=i;} 10 //重载类型转换运算符函数 11 operator double(){return real;} 12 void display(); 13 private: 14 double real; 15 double imag; 16 }; 17 void Complex::display() 18 { 19 cout<<"("<<real<<", "<<imag<<")"<<endl; 20 } 21 int main() 22 { 23 Complex c1(3,4),c2; 24 double d1; 25 d1=2.5+c1; 26 cout<<"d1="<<d1<<endl; 27 c2=Complex(d1); 28 cout<<"c2="; 29 c2.display(); 30 system("pause"); 31 return 0; 32 }
7.扩展：有两个3行3列的矩阵，求两个矩阵的和、差、积，重载运算符“+”，“-”，“*”。
源代码：
1 #include <iostream> 2 #include<stdlib.h> 3 using namespace std; 4 class Matrix 5 { 6 public: 7 Matrix(); 8 //定义重载加法运算函数 9 friend Matrix operator+(Matrix &,Matrix &); 10 //定义重载减法运算函数 11 friend Matrix operator-(Matrix &,Matrix &); 12 //定义重载乘法运算函数 13 friend Matrix operator*(Matrix &,Matrix &); 14 void input(); 15 void display(); 16 private: 17 //定义3行3列矩阵 18 int mat[3][3]; 19 }; 20 //初始化矩阵 21 Matrix::Matrix() 22 { 23 for(int i=0;i<3;i++) 24 { 25 for(int j=0;j<3;j++) 26 { 27 mat[i][j]=0; 28 } 29 30 } 31 32 } 33 //重载加法运算函数， 34 Matrix operator+(Matrix &a,Matrix &b) 35 { 36 Matrix c; 37 for(int i=0;i<3;i++) 38 { 39 for(int j=0;j<3;j++) 40 { 41 //矩阵加法为行列号相同的元素相加为该位置的数据 42 c.mat[i][j]=a.mat[i][j]+b.mat[i][j]; 43 } 44 } 45 46 return c; 47 } 48 //重载减法运算函数，矩阵减法为行列号相同的元素相减为该位置的数据 49 Matrix operator-(Matrix &a,Matrix &b) 50 { 51 Matrix c; 52 for(int i=0;i<3;i++) 53 { 54 for(int j=0;j<3;j++) 55 { 56 c.mat[i][j]=a.mat[i][j]-b.mat[i][j]; 57 } 58 } 59 60 return c; 61 } 62 //重载乘法运算函数，第一个矩阵的第i行的第一个元素，逐一与第二个矩阵的i行的j列上的所有元素之积的和，为该i行j列的数据 63 Matrix operator*(Matrix &a,Matrix &b) 64 { 65 //int mat; 66 Matrix c; 67 for(int i=0;i<3;i++) 68 { 69 for(int j=0;j<3;j++) 70 { 71 //矩阵乘法运算的核心步骤，k为控制列乘的数据 72 for(int k=0;k<3;k++) 73 c.mat[i][j]=c.mat[i][j]+a.mat[i][k]*b.mat[k][j]; 74 } 75 } 76 77 return c; 78 } 79 //矩阵输入函数 80 void Matrix::input() 81 { 82 cout<<"input value of matrix:"<<endl; 83 for(int i=0;i<3;i++) 84 { 85 for(int j=0;j<3;j++) 86 { 87 cin>>mat[i][j]; 88 } 89 90 } 91 92 } 93 //矩阵输出函数 94 void Matrix::display() 95 { 96 for (int i=0;i<3;i++) 97 { 98 for(int j=0;j<3;j++) 99 { 100 cout<<mat[i][j]<<" "; 101 } 102 cout<<endl; 103 } 104 } 105 int main() 106 { 107 Matrix a,b,c; 108 a.input(); 109 b.input(); 110 cout<<endl<<"Matrix a:"<<endl; 111 a.display(); 112 cout<<endl<<"Matrix b:"<<endl; 113 b.display(); 114 c=a+b; 115 cout<<endl<<"Matrix c = Matrix a + Matrix b :"<<endl; 116 c.display(); 117 c=a-b; 118 cout<<endl<<"Matrix c = Matrix a - Matrix b :"<<endl; 119 c.display(); 120 c=a*b; 121 cout<<endl<<"Matrix c = Matrix a * Matrix b :"<<endl; 122 c.display(); 123 system("pause"); 124 return 0; 125 }
小结：
熟练掌握复数运算，重载运算符（+，-，*，/，<<，>>）函数的使用方法，矩阵的输入及输出函数封装，矩阵的加、减和乘法的运算。
