实验4 运算符重载

1、实验目的和要求

（1）掌握运算符重载的语法要点，理解成员函数与友元函数重载运算符的区别。

（2）掌握各种运算符的重载方法，理解引用形式作为参数和返回值的特点。

2、实验内容

（1）定义描述平面点类Point，重载减号运算符计算两个点的距离，分别用成员函数与友元函数实现。重载运算符<<输出点的坐标[x,y]，给出类以及相关函数的定义。

#include <iostream>#include <cmath>using namespace std;class Point{public:    Point(int a= 0, int b = 0):x(a),y(b) {}    void setPoint(int a, int b)    {        x=a;        y=b;    }    double operator -(const Point& p);    friend double operator -(Point& p1,Point& p2);    friend ostream& operator <<(ostream& out,const Point& p);// "<<"只能重载为友元函数private:    int x, y;// 平面坐标};double Point::operator -(const Point& p){    return sqrt((x-p.x)*(x-p.x)+(y-p.y)*(y-p.y));}double operator -(Point& p1,Point& p2){    return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));}ostream& operator <<(ostream& out,const Point& p){    cout<<"["<<p.x<<","<<p.y<<"]";    return out;}int main(){    Point p1(2,1),p2;    double d=p1-p2;   //计算两点距离    cout<<p1<<"->"<<p2<<"="<<d<<endl;  // 输出 [2,1]->[0,0]=2.23    return 0;}

（2） 描述有理数的Rational类如下，请补充类的其他成员使其能够执行各种运算。

Class Rational

{

   long  numerator ; // 分子

   long  denominator ; // 分母

........

};

1）重载算术运算符“＋”、“-”、“*”、“/”，使之能够适用于有理数的四则运算。

2）重载比较运算符“>”、“ <=” 和“==”，使之能够比较两个有理数。

3）重载运算符“<<”，使其能以规范的方式输出分数，如1/2，-1/3，分母不能为0。

#include<iostream>#include<cmath>using namespace std;class Rational{public:    Rational(int n=1,int d=1);    Rational operator +(const Rational &a);//重载加减乘除    Rational operator -(const Rational &a);    Rational operator *(const Rational &a);    Rational operator /(const Rational &a);    bool operator <(const Rational &a)const;    bool operator >(const Rational &a)const;    bool operator ==(const Rational &a)const;    friend ostream& operator << (ostream& out,const Rational &a);    void simple();//化简函数private:    int  numerator ;  // 分子    int  denominator ; // 分母};Rational::Rational(int n,int d):numerator(n),denominator(d) {}Rational Rational::operator +(const Rational &a){    Rational temp;    temp.numerator=this->numerator*a.denominator+a.numerator*this->denominator;    temp.denominator=this->denominator*a.denominator;    temp.simple();    return temp;}Rational Rational::operator-(const Rational &a){    Rational temp;    temp.numerator=this->numerator*a.denominator-this->denominator*a.numerator;    temp.denominator=this->denominator*a.denominator;    temp.simple();    return temp;}Rational Rational::operator*(const Rational &a){    Rational temp;    temp.numerator=this->numerator*a.numerator;    temp.denominator=this->denominator*a.denominator;    temp.simple();    return temp;}Rational Rational::operator/(const Rational &a){    Rational temp;    temp.numerator=this->numerator*a.denominator;    temp.denominator=this->denominator*a.numerator;    temp.simple();    return temp;}bool Rational::operator <(const Rational &a)const{    if(this->numerator*a.denominator<this->denominator*a.numerator)return true;    else return false;}bool Rational::operator >(const Rational &a)const{    if(this->numerator*a.denominator>this->denominator*a.numerator)return true;    else return false;}bool Rational::operator ==(const Rational &a)const{    if(this->numerator*a.denominator==this->denominator*a.numerator)return true;    else return false;}ostream& operator<<(ostream& out,const Rational &a){    if(a.denominator!=0)out<<a.numerator<<'/'<<a.denominator;    else out<<'0';    return out;}void Rational::simple(){    int temp=numerator,a=numerator,b=denominator;    while(temp!=0)//辗转相除    {        temp=b%a;        b=a;        a=temp;    }    numerator=numerator/b;    denominator=denominator/b;}int main(){    Rational a(1,2);    Rational b(1,3);;    cout<<"a+b="<<a+b<<endl;    cout<<"a-b="<<a-b<<endl;    cout<<"a*b="<<a*b<<endl;    cout<<"a/b="<<a/b<<endl;    if(a>b)    {        cout<<"a>b"<<endl;    }    else if(a<b)    {        cout<<"a<b"<<endl;    }    else if(a==b)    {        cout<<"a==b"<<endl;    }    return 0;}

（3）定义一个集合类Set，最多存放100个不重复的整数，实现集合的如下操作：

1）增加某个整型元素时，保证集合中没有重复元素；删除指定的元素，查找该元素在集合中则从集合中删除该元素；

2）重载运算符“+”，实现两个集合对象的合并操作，重载运算符“*”，求两个集合对象的交集；例如Set s, s1, s2; s =s1+s2; s = s1* s2;

3）重载赋值运算符=和复合赋值运算符-= ， 实现两个集合对象的赋值操作与差集操作。例如Set s1，s2；s1 = s2;   s1-=s2; 集合S1中去掉S2中存在的元素。

#include<iostream>#include<cstring>using namespace std;class Set{public:    Set(int p_size = 1);    Set(const Set& p_Set);    ~Set();    int getLength()    {        return length ;    }    void addItem(int p_item);    void delItem(int p_item);    Set operator + (Set& p_set);    Set operator * (Set& p_set);    Set& operator = (const Set& p_set);    Set& operator -= (Set& p_set);    friend ostream& operator << (ostream& x , Set& p_set);    int operator [](int index) const;private:    int size;    int length;    int* data;};Set::Set(int p_size){    size = (p_size <= 0) ? 1 : ((p_size > 100) ? 100 : p_size);    data=new int[ size ];    length=0;    memset(data,0,sizeof(data));}Set::Set(const Set &p_Set){    size = p_Set.size;    length = p_Set.length;    data = new int[size];    for(int i = 0 ; i < length ; i ++)        data[i] = p_Set[i];}Set::~Set(){    if(data)        delete []data;    size = 0;    length = 0;}int Set::operator [](int index) const{    return data[(index < 0) ? 0 : ((index >= length) ? length - 1 : index) ];}void Set::addItem(int p_item){    if(size == 100)    {        cout << "集合已满！" << endl;        return;    }    if(length == size && size < 100)    {        size = ((size + 20) > 100) ? 100 : (size + 20);        int* temp = new int[size];        for(int i = 0 ; i < length ; i ++)            temp[i] = data[i];        if(data)            delete []data;        data = temp;    }    for(int i = 0 ; i < length ; i ++)    {        if(p_item == data[i])        {            cout << "该元素已存在！" << endl;            return;        }    }    data[ length ] = p_item;    length ++;};void Set::delItem(int p_item){    for(int i = 0 ; i < length ; i ++)    {        if(p_item == data[i])        {            if(i < length - 1)                for(int j = i ; j < length - 1 ; j ++)                    data[j] = data[j +1];            length --;        }    }}Set Set::operator +(Set &p_set){    Set s(*this);    int flag ;    for(int i = 0 ; i < p_set.length ; i ++)    {        flag = 1;        for(int j = 0 ; j < s.length ; j ++)            if(s[j] == p_set[i])            {                flag = 0;                break;            }        if(flag)            s.addItem(p_set[i]);    }    return s;}Set Set::operator * (Set &p_set){    Set s(50);    for(int i = 0 ; i < p_set.length ; i ++)    {        for(int j = 0 ; j < length ; j ++)            if(data[j] == p_set[i])            {                s.addItem(data[j]);            }    }    return s;}Set& Set::operator = (const Set &p_set){    size = p_set.size;    length = p_set.length;    if(data)        delete []data;    data = new int[size];    for(int i = 0 ; i < length ; i ++)        data[i] = p_set[i];    return *this;}Set& Set::operator -=(Set &p_set){    for(int i = 0 ; i < p_set.length ; i ++)    {        for(int j = 0 ; j < length ; j ++)            if(data[j] == p_set[i])            {                this->delItem(data[j]);            }    }    return *this;}ostream& operator << (ostream& out , Set &p_set){    for(int i = 0 ; i < p_set.length ; i ++)        out << p_set[i] << ' ';    return out;}int main(){    Set s1(5),s2(4),s3;    for(int i = 0 ; i < 5 ; i ++)        s1.addItem(i + 1);    s1.addItem(5);    cout << s1 << endl;    for(int i = 1 ; i <= 4 ; i ++)        s2.addItem(i * 2);    cout<<s2<<endl;    Set s=s1+s2;    cout<<s<<endl;    s=s1*s2;    cout<<s<<endl;    s1 -= s2;    cout << s1 << endl;    s3 = s2;    cout << s3 << endl;    return 0;}

（4）定义描述时间的Time类，包括数据成员小时hour、分钟minute和秒second，定义相关函数实现如下操作：

1）重载运算符“+”与“-”，能够实现时间对象与整数秒的加减操作。

2）重载运算符“<<”输出时间对象，能够按照“小时：分钟：秒”的方式显示时间。

3）重载运算符“++”与“--”，要求能够实现时间的合理自增自减功能(秒数的增减)。

 

（5）设计字符串类String，若有String类对象s1、s2和s3，重载运算符实现如下操作：

1）重载“＋”实现字符串连接功能，使表达式s1= s2+s3成立；

2）重载“<”判断两个字符串的大小，如 if(s1 < s2)cout<<s1<<”<”<<s2；

3）重载“<<”与“>>”，实现字符串的输入与输出操作，如cin>>s2;cout<<s2<<endl;

4）重载运算符“()”，从字符串对象中返回一个子串。如s1(2,4)表示返回从子串，即从s[2](s1第3个字符)开始的子串(包括s1[2]、s1[3]和s1[4]三个字符)。  

（6）【选作】开发多项式类Polynomial，多项式的每一项用数组或结构体表示，每项包含一个系数和一个指数。例如2x⁴的指数为4，系数为2。请开发一个完整的Polynomial类，包括构造函数、析构函数以及get函数和set函数。该类还要提供下述重载的运算符：

1）重载运算符“+”和“-”，将两个多项式相加或相减。

2）重载乘法运算符“*”，将两个多项式相乘。

3）重载赋值运算符“=”，将一个多项式赋给另外一个多项式。