[分享] 建立一個分數類別 ( class Rational )

看板C_and_CPP (C/C++)作者spider391 (小乖)時間15年前 (2010/12/30 13:32)推噓3(3推 0噓 29→)

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目標: 建立一個分數類別，運作方式跟內建的 + 運算子相同。設計: 1. 用兩個泛型整數代表分子分母，分母 > 0 2. 運用 const 修飾詞達成語意 eq. (r1+r2) = r3 //Compile Error 3. 能跟整數一起運作 eq. r1 = 1; r1= r2+1; 4. 自訂 operator << 使得分數可以被 ostream 輸出使用案例: Rational <long long> r0; Rational <long long> r1 = 1; Rational <long long> r2 = r1 + 1; (r1 + r2) = r0; //compile error!! r1+=r2; r1 + = 1; r1 = 1 + r2; cout << r1 << r2; 參考: 都是參考 Scott Meyers 的 Effective C++(3/e) & More Effective C++ 這個 Rational 案例被分散到各個條款，我整理成一個完整的 class Effective C++ (3/e) (E) 條款 3: Use const whenever possible // constraint (r1+r2)=r0 條款24: Declare non-member function when type conversions should apply to all parameters. // enable r1 = 1 + r2; 條款46: Define non-member functions inside templates when type conversions are desired. // Rational<long long> More Effective C++ (ME) 條款20: Facilitate the return value optimization //Implementation detail 條款22: Consider using op= instead of stand-alone op // impl detail 程式碼 ======================= Rational.h ======================= #pragma once #include <ostream> #include <cassert> template <class T> class Rational { //friend 在 template 的涵義是為了要能具現化 //並不只為了存取 private 參考 E46 friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os,const Rational& r) { if(r.d_ == 1) os << r.d_; else os << r.n_ << "/" << r.d_; return os; } friend bool operator==(const Rational& lhs,const Rational& rhs) { return (lhs.d_ == rhs.d_) && (lhs.n_==rhs.n_); } //參考 E3 防止 (r1+r2) 被賦值 friend const Rational operator+(const Rational& lhs,const Rational& rhs) { return Rational(lhs)+=rhs; //RVO ME20 } friend const Rational operator*(const Rational& lhs,const Rational& rhs) { return Rational(lhs)*=rhs; } T n_; //numerator 分子 T d_; //denominator 分母 public: Rational(T n = 0,T d = 1) : n_(n),d_(d){ assert(d_>0); reduce(); } //參考 ME22 Rational& operator+=(const Rational& rhs){ T g = gcd(rhs.d_,d_); T l = d_ * (rhs.d_/g); // lcm 最小公倍數 n_ = n_*(l/d_) + rhs.n_*(l/rhs.d_); d_=l; reduce(); return*this; } Rational& operator*=(const Rational& rhs){ d_*=rhs.d_; n_*=rhs.n_; reduce(); return*this; } private: // 最大公因數 T gcd(T m,T n) { return n?gcd(n,m%n):m; } // 約分 void reduce() { T g = gcd(d_,n_); if(g != 1){ d_/=g; n_/=g; } } }; ==================================================== 備註: 1. 這個類別示範了設計重載運算子該注意的事項 2. 加法和乘法的實作部分我就沒特別考慮效率eq. gcd 用遞迴實作可以試試看如何把 lazy evaluation 實作進去 3. 減法、除法和比較運算子的介面可以依此類推 4. 正負號部分我目前把是用分子主導 (分母恆正)，錯誤處理的部分沒實作上去 "Rational.h" 的實作碼 http://codepad.org/MT6qOUa9 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 220.134.96.34

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spider391

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推

yoco315

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yoco315

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