设计模式 一 简单工场模式

前几天遇到一个面试题，问设计模式相关的东西。

完全没有答出来，所以痛定思痛，觉得好好研究一下什么是设计模式，就百度一一下，发现大话设计模式这本书。

确实写得不错，很生动形象，但是里面用的是c#，我本是不是特别懂c#就先用c++把它实现了。

本文主要围绕如何设计一个计算器为题目，来展开。

开始看到简单计算器的时候，觉得没有什么难度，但是自己仔细想了想，又实验了一下，发现其中还是大有文章。

里面有什么文章呢？这里计算器的操作数就两种类型int 和double

1 操作数的输入大小

   你可以用电脑自带的计算器看一下，输入最大是16个有效数字。正数的输入范围是

   0.0000000000000001--------9999999999999999

  这个在设计输入的时候，要考虑清楚。

2 如果操作符左右两边是同一种类型，int, double。

   那么如果操作符是+,-,*,我想当然的认为对于int两个数的结果也肯定是 int。

   但是事实并非如此，听我慢慢道来，因为有个情况叫做越界。

   我们可以用自带的计算机算一下，越界的时候并没有出问题。

   9999999999999999 + 9999999999999999 =2.e+16

   这是什么原因呢？很简单，计算器无论是int ，还是double，都先换算成double.

   然后通过doulbe和int的类型去比较，如果两个差小于等于1e-15,那么就会按int显示出来。

3 int 和double运算

    也是按上面的来做，原因很简单。

    例如0.2*5 =1,而不能显示为1.0

   还有个1+0.0000000000000001 显示的结果为1，而不是1.0000000000000001，大家可以计算一下试试，这个我开始想还以为是长度不够了，但是仔细看一下，发现是double的精度问题，有效数字0.0000000000000001是1个，而1.0000000000000001有效数字是17个，double自己会舍弃掉。

    可见如果真的用计算机做精度极高的运算，要特别小心，重新设计计算符号。

所以，开始的时候我想用模板类来实现四则运算，是不对的。

但是如果做程序员的计算器则是合理的。

我们怎么设计这个呢?

简单工场的模式

大家可以去github上面下载代码，如果有人嫌麻烦说一下，比较多的话我传到csdn上面。但是问题在于csdn上面就不会更新了。

https://github.com/destinym/caculataue_mfc

将数据和运算分开。

1 先写运算操作类。

class Operation{public:Operation(double op1, double op2, char op);double getResult();private:double op1;double op2;char op;};

Operation::Operation(double op1, double op2, char op){this->op = op;this->op1 = op1;this->op2 = op2;}double Operation::getResult(){double result;switch(op){case '+':result = op1 + op2;break;case '-':result = op1 - op2;break;case '*':result = op1 * op2;break;case '/':if (op2< 1e-15 && op2>-1e-15){//异常处理return 0;}result = op1/op2;break;}return result;}

2 界面的设计

一个很简单的界面。

3 函数的成员变量

CString m_result; //最终的结果CString m_op1;    //第一个操作数CString m_op2;    //第二个操作数CString m_current;//当前屏幕显示的char m_operator; // 操作符int m_opStat;//0 表示当前对第一个数进行输入，1表示当前对第二个数进行输入bool m_inputStat;// 输入状态，如果出现异常，包括除以0,超过最大的数等，禁止任何操作bool m_isInt;//输入是否为整数，主要用于区分.int m_dataLength;//输入长度，不能超过1e17

4 结果重要的函数

   输入函数：主要输入条件，小于最大长度，输入状态为true

void Cdesign_1_calculateDlg::refreshText(int input){if(m_inputStat && m_dataLength <= MAX_LENGTH){CString str;str.Format(_T("%d"),input);m_current += str;CEdit* pEdit =  (CEdit*) GetDlgItem(IDC_EDIT1);pEdit->SetWindowText(m_current);if (m_opStat==0){m_op1 = m_current;}else{m_op2 = m_current;}m_dataLength++;}}

操作符

点击操作符，需要切换操作数，输入长度和当前显示都要清空。点操作符状态清空

void Cdesign_1_calculateDlg::setOperator(char input){m_operator = input;m_opStat = 1;m_current.Empty();m_dataLength = 0;

        m_isInt = true;}

输入.字符

只需要注意一点，就是只能进入一次。这里命名比较乱，用的都是数字。

void Cdesign_1_calculateDlg::OnBnClickedButton5(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码if(m_isInt){    m_isInt = false;CString str;str.Format(_T("%c"),'.');m_current += str;CEdit* pEdit =  (CEdit*) GetDlgItem(IDC_EDIT1);pEdit->SetWindowText(m_current);}}

最后显示函数，命名不好

void Cdesign_1_calculateDlg::OnBnClickedButton15(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码if (1 == m_opStat && true == m_inputStat){double input1 = (double)_wtof(m_op1);double input2 = (double)_wtof(m_op2);if('/' == m_operator && (input2) < 1e-15 && (input2)> -1e15){CEdit* pEdit =  (CEdit*) GetDlgItem(IDC_EDIT1);pEdit->SetWindowText(_T("除数不能为0"));m_inputStat = false;return;}Operation operation(input1,input2,m_operator);double result = operation.getResult();long long int intResult = static_cast<long long int>(result);double dif = result - intResult;if(dif <1e-15 && intResult < 1e16)m_result.Format(_T("%ld"),intResult);elsem_result.Format(_T("%g"),result);CEdit* pEdit =  (CEdit*) GetDlgItem(IDC_EDIT1);pEdit->SetWindowText(m_result);m_op1 = m_result;m_current = m_result;}}

显示的时候要区分int 型的和double类型的。

5 一些问题

1 这个计算器在显示的时候有一些问题，显示的精度不够。

2 一个奇怪的问题，浮点数自身的特性。

   大家觉得10/3.0的结果是什么呢？用系统自带的计算器计算之后，发现是3.333333333333333

   上面的结果没有任何异议，但是如果你用c++编写代码，则结果是设置小数点后面的精度为15，则有的时候输出的结果为3.3333333333333334

   于是单步跟踪发现3.33333333333333335，总共17位（小数点后面为16为）最后一位是一个随机数，仔细想想浮点数double本身的精度为16位有效数字,所以最后一位，我感觉是标志浮点数结束之类的符号，但是不行的是printf()或者m_result.Format有一个不好的地方，就是要根据有效数字后面的一位四舍五入，这个就要命了，结果是否正确完全看人品了，所以是对是错。

   这个怎么解决我还没有想好，思路就是最后一位有效数字不要参与运算，直接舍弃。

3 输入的格式问题

   有三种格式，整数，小数，科学计数。

  本文中已经解决了整数的问题。

    下来就是小数和科学计数的问题。

    科学计数应用于超过9999999999999999，或者小于-999999999999999的时候

    但是最后的小数部分的显示比较麻烦。

    第一种情况，无限小数，

    比较简单，你算出整数部分的长度len，然后用16-len得到小数部分的长度。

    第二种情况，有限小数

    比较麻烦了，例如0.2+0.3，得到的结果是0.500000，或者说计算机对浮点数的技术其实都是不正确，之前有人写过文章，写的很深刻，现在才明白。

      那么怎么办呢，对于+,-*三种运算有两种方法，第一，将小数转换为整数，然后在将整数转换为小数，这样就知道小数点的位数，另一种方法是显示的时候使用"%g"格式化，就会去掉后面的0，做了一个近似转换，但是结果基本都是对的，因为我不敢确定极端情况的。

     对于/就比较麻烦了，还要分析是有限的还是无限的，目前还没有比较好的思路。