Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №9 - Журнал «Домашняя лаборатория»

class="p1">      int p=0;

      m=Math.Abs(m); n =Math.Abs(n);

      if(n>m){p=m; m=n; n=p;}

      do

       {

       p = m%n; m=n; n=p;

       }while (n!=0);

       return(m);

}//nod

Печать рациональных чисел

Почти любой класс содержит один или несколько методов, позволяющих выводить на печать данные о классе. Такой метод имеется и в классе Rational. Вот его текст:

public void PrintRational(string name)

{

      Console.WriteLine(" {0} = {1} / { 2}",name,m,n);

}

Метод печатает имя и значение рационального числа в форме m/n.

Тестирование создания рациональных чисел

В классе Testing, предназначенном для тестирования нашей работы и являющегося клиентом класса Rational, создадим процедуру, позволяющую проверить корректность создания рациональных чисел. Вот эта процедура:

public void TestCreateRational()

{

      Rational r1=new Rational(0,0), r2 = new Rational(1,1);

      Rational r3=new Rational(10,8), r4 = new Rational(2,6);

      Rational r5=new Rational(4,-12), r6 = new Rational (-12,-14);

      r1.PrintRational("r1: (0,0)");

      r2.PrintRational("r2: (1,1)");

      r3.PrintRational("r3: (10,8)");

      r4.PrintRational("r4: (2,6)");

      r5.PrintRational("r5: (4,-12)");

      r6.PrintRational("r6: (-12,-14)");

}

Она создает и печатает шесть рациональных чисел. Вот как выглядят результаты ее работы.

Рис. 16.3. Создание и печать рациональных чисел

Операции над рациональными числами

Определим над рациональными числами стандартный набор операций — сложение и вычитание, умножение и деление. Реализуем эти операции методами с именами Plus, Minus, Mult, Divide соответственно. Поскольку рациональные числа — это прежде всего именно числа, то для выполнения операций над ними часто удобнее пользоваться привычными знаками операций (+, -, *, /). Язык C# допускает определение операций, заданных указанными символами. Этот процесс называется перегрузкой операций, и мы рассмотрим сейчас, как это делается. Конечно, можно было бы обойтись только перегруженными операциями, но мы приведем оба способа. Пользователь сам будет решать, какой из способов применять в конкретной ситуации — вызывать метод или операцию.

Покажем вначале реализацию метода Pius и операции +:

public Rational Plus(Rational a)

{

      int u,v;

      u = m*a.n +n*a.m; v= n*a.n;

      return (new Rational(u, v));

}//Plus

public static Rational operator +(Rational r1, Rational r2)

{

      return (r1.Plus(r2));

}

Метод Plus реализуется просто. По правилам сложения дробей вычисляется числитель и знаменатель результата, и эти данные становятся аргументами конструктора, создающего требуемое рациональное число, которое удовлетворяет правилам класса.

Обратите внимание на то, как определяется операция класса. Именем соответствующего метода является сам знак операции, которому предшествует ключевое слово operator. Важно также помнить, что операция является статическим методом класса с атрибутом static.

Рис. 16.4. Сложение рациональных чисел

В данном конкретном случае операция реализуется вызовом метода Plus. Как теперь все это работает? Вот пример:

public void TestPlusRational()

{

     Rational r1=new Rational(0,0), r2 = new Rational (1,1);

     Rational r3=new Rational(10,8), r4 = new Rational(2,6);

     Rational r5=new Rational(4,-12), r6 = new Rational (-12,-14);

     Rational r7,r8, r9,r10, r11,r12;

     r7 = r1.Plus(r2); r8 = r3.Plus(r4); r9 = r5.Plus(r6);

     r10 = r1+r2; r11 = r3+r4; r12 = r5 = r6 = r10 = r11;

     r1.PrintRational("r1:(0,0)"); r2.PrintRational("r2:(1,1)");

     r3.PrintRational("r3:(10,8)"); r4.PrintRational("r4:(2,6)");

     r5.PrintRational("r5:(4,-12); r6.PrintRational ("r6:(-12,-14)");

     r7.PrintRational("r7:(r1+r2)" r8.PrintRational ("r8:(r3+r4)");

     r9.PrintRational("9:(r5+r6)"); r10.PrintRational ("r10:(r1+r2)");

     r11.PrintRational("r11:(r3+r4)");

     r12.PrintRational("r12:(r5+r6+r10+r11)");

}

Обратите внимание на вычисление r12; здесь ощутимо видно преимущество операций, позволяющих записывать сложные выражения в простой форме. Результаты вычислений показаны на рис. 16.4.

Аналогичным образом определим остальные операции над рациональными числами:

public Rational Minus(Rational a)

{

     int u,v;

     u = m*a.n — n*a.m; v= n*a.n;

     return (new Rational(u, v));

}//Minus public static Rational operator — (Rational r1, Rational r2)

{

     return (r1.Minus(r2));

}

public Rational Mult(Rational a)

{

     int u,v;

     u = m*a.m; v= n*a.n;

     return (new Rational(u, v));

}//Mult

public static Rational operator *(Rational rl, Rational r2)

{

     return (r1.Mult(r2));

}

public Rational Divide(Rational a)

{

      int u,v;

      u = m*a.n; v= n*a.m;

      return (new Rational(u, v));

}//Divide

public static Rational operator /(Rational r1, Rational r2)

{

      return (r1.Divide(r2));

}

Вот тест, проверяющий работу этих операций'.

public void TestOperRational()

{

     Rational r1=new Rational(1,2), r2 = new Rational(1,3);

     Rational r3, r4, r5, r6;

     r3 = r1-r2; r4=r1*r2; r5=r1/r2; r6=r3+r4*r5;

     r1.PrintRational("r1: (1,2)"); r2.PrintRational("r2: (1,3)");

     r3.PrintRational("r3: (r1-r2)"); r4.PrintRational("r4: (r1*r2)")

     г5.PrintRational("r5: (r1/r2)");

     г6. PrintRational("r6: (r3+r4*r5)");

}

Результаты работы этого теста показаны на рис. 16.5. Обратите внимание: при перегрузке операций сохраняется общепринятый приоритет операций. Поэтому при вычислении выражения r3+r4*r5 вначале будет выполняться умножение рациональных чисел, а потом уже сложение.

Рис. 16.5. Операции и выражения над рациональными числами

Константы класса Rational

Рассмотрим важную проблему определения констант в собственном классе. Определим две константы 0 и 1 класса Rational. Кажется, что сделать это невозможно из-за ограничений, накладываемых на объявление констант. Напомню, константы должны быть инициализированы в момент объявления, и их значения должны быть заданы константными выражениями, известными в момент компиляции. Но в момент компиляции у класса Rational нет никаких известных константных выражений. Как же быть? Справиться с проблемой поможет статический конструктор, созданный для решения подобных задач. Роль констант класса будут играть статические поля, объявленные с атрибутом readonly, то есть доступные только для чтения. Нам также будет полезен закрытый конструктор класса. Еще укажем, что введение констант класса требует использования экзотических средств языка С#. Вначале определим закрытый конструктор:

private Rational(int a, int b, string t)

{

      m = a; n = b;

}

He забудем, что при перегрузке методов (в данном случае конструкторов) сигнатуры должны различаться, и поэтому пришлось ввести дополнительный аргумент t для избежания конфликтов. Поскольку конструктор закрытый, то гарантируется корректное задание аргументов при его вызове. Определим теперь константы класса, которые, как я уже