#C++PrimerPlus# Chapter11_Exersice1_randwalk_v2

定义一个矢量类，用之实现随机漫步，并用文本输出过程及结果。

沿用Example13中的Vector类定义。

程序清单如下：

// vector.h
#ifndef VECTOR_H_
#define VECTOR_H_

#include <iostream>
#include <cmath>

namespace VECTOR
{
    const double RadToDeg = 45.0 / std::atan(1.0);    // 设置常量

    class Vector
    {
    public:
        enum Mode {RECL, POL};    // 状态成员
    private:
        Mode mode;                // 状态成员
        double x;
        double y;
        double mag;
        double ang;                // 各坐标值
        void setX();
        void setY();
        void setMag();
        void setAng();            // 设置各坐标值的函数
    public:
        // 构造函数和析构函数
        Vector();
        Vector(double n1, double n2, Mode form = RECL);
        ~Vector();
        // 设置坐标值的函数
        void reset(double n1, double n2, Mode form = RECL);
        // 设置坐标模式的函数
        void modeRecl();
        void modePol();
        // 返回各坐标值的函数
        double getX() const {return x;}
        double getY() const {return y;}
        double getMag() const {return mag;}
        double getAng() const {return ang;}
        // 运算符重载函数
        Vector operator+(const Vector& b) const;
        Vector operator-(const Vector& b) const;
        Vector operator-() const;
        Vector operator*(double n) const;
        // 友元函数
        friend Vector operator*(double n, const Vector& b);
        friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vector& b);
    };
}

#endif

// vector.cpp
#include "vector.h"

namespace VECTOR
{
    // 定义私有部分成员函数
    void Vector::setX()
    {
        x = mag * std::cos(ang);
    }
    void Vector::setY()
    {
        y = mag * std::sin(ang);
    }
    void Vector::setMag()
    {
        mag = std::sqrt(x * x + y * y);
    }
    void Vector::setAng()
    {
        if (x == 0.0 && y == 0.0)
            ang = 0.0;
        else
            ang = std::atan2(y, x);
    }
    // 定义公有部分成员函数
    // 定义构造函数和析构函数
    Vector::Vector()
    {
        mode = RECL;
        x = y = mag = ang = 0.0;
    }
    Vector::Vector(double n1, double n2, Mode form)
    {
        switch (form)
        {
        case RECL: x = n1; y = n2;
                   setMag(); setAng();
                   break;
        case POL:  mag = n1; ang = n2;
                   setX(); setY();
                   break;
        }
    }
    Vector::~Vector()
    {
    }
    // 定义设置坐标值的函数
    void Vector::reset(double n1, double n2, Mode form)
    {
        switch (form)
        {
        case RECL: x = n1; y = n2;
                   setMag(); setAng();
                   break;
        case POL:  mag = n1; ang = n2;
                   setX(); setY();
                   break;
        }
    }
    // 定义设置坐标模式的函数
    void Vector::modeRecl()
    {
        mode = RECL;
    }
    void Vector::modePol()
    {
        mode = POL;
    }
    // 定义运算符重载函数
    Vector Vector::operator+(const Vector& b) const
    {
        return Vector(x + b.x, y + b.y);
    }
    Vector Vector::operator-(const Vector& b) const
    {
        return Vector(x - b.x, y - b.y);
    }
    Vector Vector::operator-() const
    {
        return Vector(-x, -y);
    }
    Vector Vector::operator*(double n) const
    {
        return Vector(x * n, y * n);
    }
    // 定义友元函数
    Vector operator*(double n, const Vector& b)
    {
        return b * n;
    }
    std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vector& b)
    {
        switch (b.mode)
        {
        case Vector::RECL: return os << "(x, y) = (" << b.x << ", " << b.y << ")\n";
                           break;
        case Vector::POL:  return os << "(m, a) = (" << b.mag << ", " << b.ang << ")\n";
                           break;
        }
    }
}

// randwalk.cpp
#include "vector.h"
#include <fstream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

double getTarget();
double getDstep();
double getRandAng() {return rand() % 360;}

int main()
{
    // 设置输出文本
    std::ofstream randWalkTxt;
    randWalkTxt.open("randwalk.txt");
    // 设置随机种子
    std::srand(std::time(0));

    // 获取目标距离和步幅
    double target = getTarget();
    randWalkTxt << "目标距离：" << target;
    double dstep = getDstep();
    randWalkTxt << "， 步幅：" << dstep << "\n";
    // 声明其他变量
    using VECTOR::Vector;
    Vector result;
    Vector step;
    unsigned long steps = 0;
    // 实现随机漫步的循环体
    while (result.getMag() < target)
    {
        randWalkTxt << steps << ": (x, y) = (" << result.getX() << ", " << result.getY() << ")\n";
        step.reset(dstep, getRandAng(), Vector::POL);
        result = result + step;
        steps++;
    }
    randWalkTxt << steps << ": (x, y) = (" << result.getX() << ", " << result.getY() << ")\n\n";
    // 输出计算结果到文本
    randWalkTxt << "经过" << steps << "步达到目标距离，历程：" << dstep * steps
                << "，平均步长为：" << target / steps << "\n";
    randWalkTxt << "最终坐标位置为：\n";
    randWalkTxt << "\t(x, y) = (" << result.getX() << ", " << result.getY() << ")\n";
    randWalkTxt << "\t(m, a) = (" << result.getMag() << ", " << result.getAng() << ")\n";
    randWalkTxt.close();
    // 结束
    std::cout << "计算完成,按任意键退出。";
    system("pause>nul");
    return 0;
}

double getTarget()
{
    double result;
    std::cout << "请输入目标距离：";
    if (!(std::cin >> result))
    {
        std::cin.clear();
        while (std::cin.get() != '\n')
            continue;
        std::cout << "输入错误，请重新输入：";
    }
    return result;
}

double getDstep()
{
    double result;
    std::cout << "请输入步幅：";
    if (!(std::cin >> result))
    {
        std::cin.clear();
        while (std::cin.get() != '\n')
            continue;
        std::cout << "输入错误，请重新输入：";
    }
    return result;
}

结束。