C++课程设计指南

Mr.Z2001 2023-08-07 19:51:15

目录

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  • 1 功能确定
  • 2 设计思路
  • 3 一些其他的知识点
  • 3.1 STL
  • 3.2 EasyX
  • 3.3 Qt
  • 3.4 Visio
  • 4 分工
  • 5 结语

C++课程设计和C课程设计要写的软件内容差不多，主要区别在于设计思路。C是面向过程的语言，很多操作都设计成一个个单独的函数；而C++是面向对象的语言，设计上要以类这个概念为中心，将数据和操作封装在一起，形成一个个类。

我记得当年笔者的小组验收时，老师问了这样一个问题：你们的程序中有没有用到类？有没有用到继承、多态？所以想拿高分的同学注意了，要多使用面向对象中的特性，体现你对知识点的掌握。当然，实现功能是最首要的目的。

1 功能确定

写一个工程，最重要的就是要知道：我要写一个什么东西？
举一个现实中的例子。bilibili是一个视频网站，而如今有很多产品经理批评bilibili的定位不清晰，功能混杂。所以方向歪了，之后走的每一步都很艰难。

我们第一个要考虑的问题是：学生成绩管理系统是什么？它的功能是什么？它能做什么，它不能做什么？

那么我们可以从哪些渠道来知道它的功能呢？

  • 看ppt
  • 上网查
  • 问老师
  • 找一个现实中的成品，看看它的功能，仿照着做一个低配版就可以了。

关于选题，大体上分为两类。一类是系统，另一类是游戏。难易度来讲，系统的逻辑稍复杂而界面好写；游戏的界面难写而逻辑简单。不过更主要一点是，游戏写完了可以拿来自己玩，开发过程中还是挺有趣的。当年笔者小组写了五子棋，有人机对战功能，笔者只赢了一次T.T

2 设计思路

用面向对象语言进行设计，当然要思考有哪些对象。这里我们可以把学生、课程、成绩都看作对象，那么我们就可以这样设计：

// student.h
#include <string>
class Student{
  private:
    int id;
    std::string name;
  public:
    Student(int id = -1, std::string name = "");
    Student(const Student& s);
    ~Student();

    // getter and setter
    int getId();
    void setId(int id);
    std::string& getName();
    void setName(std::string& name);
};

// course.h
#include <string>
class Course{
  private:
    int id;
    std::string name;
  public:
    Course(int id = -1, std::string name = "");
    Course(const Course& c);
    ~Course();

    // getter and setter
    int getId();
    void setId(int id);
    std::string& getName();
    void setName(std::string& name);
};

// score.h
class Score{
  private:
    int student_id;
    int course_id;
    int score;
  public:
    Score(int student_id = -1, int course_id = -1, int score = -1);
    Score(const Score& s);
    ~Score();

    // getter and setter
    int getStudentId();
    void setStudentId(int student_id);
    int getCourseId();
    void setCourseId(int course_id);
    int getScore();
    void setScore(int score);
};

设计类时工业上有很多规范，大家可以上网查资料学习，写出来的代码当然是越规范越好。

那么如何把继承加进去呢？我们可以将课程细分为必修课和选修课，那么我们可以这样设计：

// course.h
#include <string>
class Compulsory : public Course{
  private:
    int credit;
    int hours;
  public:
    Compulsory(int id = -1, std::string name = "", int credit = -1, int hours = -1);
    Compulsory(const Compulsory& c);
    ~Compulsory();

    // getter and setter
    int getCredit();
    void setCredit(int credit);
    int getHours();
    void setHours(int hours);
};

class Elective : public Course{
  private:
    int credit;
    int hours;
  public:
    Elective(int id = -1, std::string name = "", int credit = -1, int hours = -1);
    Elective(const Elective& e);
    ~Elective();

    // getter and setter
    int getCredit();
    void setCredit(int credit);
    int getHours();
    void setHours(int hours);
};

但其实发现在简单的情况下，这两个派生类没什么区别，不如在class Course中加一个成员变量bool compulsory，表示是否为必修课。其实在软件工程领域中，这两种设计方案也是有说法的，但是这里不展开讨论了。

设计方面，有C语言课设的经验，想必大家应该多多少少心里有点谱，笔者就不赘述了。

3 一些其他的知识点

3.1 STL

STL是C++的标准库，里面有很多好用的东西，很多数据结构都是写好的。如动态数组vector、链表list、栈stack、队列queue、映射表map等等。这些数据结构都是模板类，可以存放任意类型的数据。还有很多算法，如排序、二分查找等。

比如说，我们要对学生进行排序，那么我们可以这样写：

// main.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include "student.h"

int main(){
  std::vector<Student> students;
  students.push_back(Student(2, "李四"));
  students.push_back(Student(1, "张三"));
  students.push_back(Student(4, "赵六"));
  students.push_back(Student(3, "王五"));

  // sort
  // 这里需要在Student类内实现operator<的重载
  std::sort(students.begin(), students.end());

  // print
  for(auto s : students)
    std::cout << s.getId() << " " << s.getName() << std::endl;
}

上例只是冰山一角，STL的功能非常强大，大家可以自行学习。下面列举几个常用的数据结构。看头文件

#include <array>  // 静态数组，数组长度不可变
#include <vector> // 动态数组，数组长度可变
#include <list>   // 链表
#include <stack>  // 栈
#include <deque>  // 双端队列
#include <queue>  // 队列，内含普通队列、优先队列(priority_queue)
#include <map>    // 映射表，内含有序映射表、无序映射表(unordered_map)
#include <set>    // 集合，内含红黑树集合、哈希集合(unordered_set)

#include <algorithm> // 算法，内含排序(sort)、二分查找(binary_search)等

3.2 EasyX

由于C++课程设计要求图形界面，接下来介绍两个常用的用来写界面的库。一个是本节提到的EasyX，另一个是Qt。这俩的区别简单粗暴地来讲，EasyX是过家家，Qt是商业级的。EasyX的优点是简单易用，缺点是功能不够强大；Qt的优点是功能强大，缺点是学习成本高。

也是从这里开始，希望大家可以逐渐开始阅读官方文档，进行自学。这是一个程序员的必备技能。不是所有的库都有教科书或博客这类教程来教，有些小众的库可能只有一个官方文档。常见的官方文档名称有："documentation"、"manual"、"guide"、"tutorial"等等，还有一些带你入门的文章如"Getting Started"、"Quick Start"等等。可以留意一下。

EasyX是一个基于Windows GDI的简单易用的图形库，可以用来写图形界面。它的官网是：https://easyx.cn/。它的使用方法很简单，大家可以自行学习。

3.3 Qt

Qt是一个跨平台的C++图形界面库，它的官网是：https://www.qt.io/。Qt的入门较为复杂，不过想在课程设计期间用Qt来交差还是可以的。笔者对Qt较为熟悉，推荐一些学习资料

一些需要注意的点

  • 笔者当前写文章的时候最新版本是6.5，而目前国内论坛很多资料都是5.x版本。图书馆的那本书是5.9，甚至有4的。这里说一下，4和5的区别比较大，而5和6的区别较小。如果没有想长期掌握Qt的想法，建议安装5.15版本。
  • 5.x版本默认使用qmake管理工程，而6.x默认使用CMake。如果想跟着大部分教程走下去，可以在创建工程时在Build System步骤将CMake改成qmake，这样看起来就和教程一样了。
  • 最后生成可执行文件后，需要使用windeployqt命令进行部署。假设生成的可执行文件为main.exe，具体操作如下。在工程根目录下新建文件夹bin/，把main.exe复制到bin/下。打开Qt文件夹下的命令行，定位到bin/，输入这条命令：windeployqt main.exe。这样就会自动把main.exe所需要的dll文件复制到bin/下。然后就可以把bin/下的文件打包发给老师或助教了。否则老师或助教打不开你的程序。

3.4 Visio

Visio是一个作图软件，可以用来画流程图、UML图、电路图等等。作为oop课程设计，报告里应该有一项要求是画UML图的，推荐使用Visio来画。未来四年的学习生涯中，可能还会用到Visio，所以建议大家学会使用。（比如数字电路、软件工程、Python/Java等oop）Visio是较为专业的软件，上手比较复杂，不过熟悉了后会非常好用，建议尽早熟悉。

Visio没有社区版，不过破解版也很好找滴。

实在嫌麻烦可以使用在线作图工具，如https://www.processon.com/

4 分工

鉴于C++课程设计要求图形界面，而图形界面编程面临着从头开始学的问题，大部分小组会安排一个专人去写。然而写图形界面往往与工程的核心功能没什么关系，如果对Qt不是很熟悉，甚至不会用到自定义控件，则不会涉及到类继承多态等问题。所以可能拿不到4.5分。最主要的在于，Qt编程一般不是设计类，而是使用类。不过念在GUI编程麻烦的份上，老师可能会给个3.5分。（纯个人经验，甚至连身边的统计学家都算不上QAQ）

5 结语

感谢大家的阅读，希望本文能对大家有所帮助。如果有任何问题，欢迎在评论区留言。

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