complex.cpp

MatrixCalculator_VC++是一个完整的VC++程序

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// Complex.h
//
// 操作复数的类 CComplex 的实现代码
//
// 周长发编制, 2002/8
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#include "stdafx.h"
#include "Complex.h"

#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif

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// Construction/Destruction
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// 基本构造函数
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CComplex::CComplex() 
{
	m_dblX = 0.0;
	m_dblY = 0.0;
}

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// 指定值构造函数
//
// 参数：
// 1. double dblX - 指定的实部
// 2. double dblY - 指定的虚部
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CComplex::CComplex(double dblX, double dblY)
{
	m_dblX = dblX;
	m_dblY = dblY;
}

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// 拷贝构造函数
//
// 参数：
// 1. const CComplex& other - 源复数
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CComplex::CComplex(const CComplex& other)
{
	m_dblX = other.m_dblX;
	m_dblY = other.m_dblY;
}

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// 指定复数的实部
//
// 参数：
// 1. double dblX - 复数的实部
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void CComplex::SetReal(double dblX)
{
	m_dblX = dblX;
}

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// 指定复数的虚部
//
// 参数：
// 1. double dblX - 复数的虚部
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void CComplex::SetImag(double dblY)
{
	m_dblY = dblY;
}

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// 取复数的实部
//
// 参数：  无
//
// 返回值：double 型，复数的实部
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double CComplex::GetReal()
{
	return m_dblX;
}

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// 取复数的虚部
//
// 参数：  无
//
// 返回值：double 型，复数的虚部
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
double CComplex::GetImag()
{
	return m_dblY;
}

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// 将复数转化为"a+bj"形式的字符串
//
// 参数：  无
//
// 返回值：CString 对象，"a+bj"形式的字符串
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CString CComplex::ToString() const
{
	CString s;
	if (m_dblX != 0.0)
	{
		if (m_dblY > 0)
			s.Format("%f + %fj", m_dblX, m_dblY);
		else if (m_dblY < 0)
			s.Format("%f - %fj", m_dblX, fabs(m_dblY));
		else
			s.Format("%f", m_dblX);
	}
	else
	{
		if (m_dblY > 0)
			s.Format("%fj", m_dblY);
		else if (m_dblY < 0)
			s.Format("-%fj", fabs(m_dblY));
		else
			s.Format("%f", m_dblX);
	}

	return s;
}

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// 将"a,b"形式的字符串转化为复数，以a为复数的实部，b为复数的虚部
//
// 参数：
// 1. CString s - "a,b"形式的字符串，a为复数的实部，b为复数的虚部
// 2. const CString& sDelim - a, b之间的分隔符，默认为空格
//
// 返回值：无
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void CComplex::FromString(CString s, const CString& sDelim /*= " "*/)
{
	int nPos = s.Find(sDelim);
	if (nPos == -1)
	{
		s.TrimLeft();
		s.TrimRight();
		m_dblX = atof(s);
		m_dblY = 0;
	}
	else
	{
		int nLen = s.GetLength();
		CString sLeft = s.Left(nPos);
		CString sRight = s.Right(nLen - nPos - 1);
		sLeft.TrimLeft();
		sRight.TrimRight();
		m_dblX = atof(sLeft);
		m_dblY = atof(sRight);
	}
}

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// 重载运算符==，比较两个复数是否相等
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 用于比较的复数
//
// 返回值：BOOL型，相等则为TRUE，否则为FALSE
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BOOL CComplex::operator==(const CComplex& cpxX) const
{
	return (m_dblX == cpxX.m_dblX && m_dblY == cpxX.m_dblY); 
}

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// 重载运算符!=，比较两个复数是否不等
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 用于比较的复数
//
// 返回值：BOOL型，不相等则为TRUE，相等为FALSE
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BOOL CComplex::operator!=(const CComplex& cpxX) const
{
	return (m_dblX != cpxX.m_dblX || m_dblY != cpxX.m_dblY); 
}

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// 重载运算符=，给复数赋值
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 用于给复数赋值的源复数
//
// 返回值：CComplex型的引用，所引用的复数与cpxX相等
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CComplex& CComplex::operator=(const CComplex& cpxX)
{
	m_dblX = cpxX.m_dblX;
	m_dblY = cpxX.m_dblY;

	return *this;
}

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// 重载运算符+，实现复数的加法
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 与指定复数相加的复数
//
// 返回值：CComplex型，指定复数与cpxX相加之和
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CComplex CComplex::operator+(const CComplex& cpxX) const
{
	double x = m_dblX + cpxX.m_dblX;
	double y = m_dblY + cpxX.m_dblY;

	return CComplex(x, y);
}

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// 重载运算符-，实现复数的减法
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 与指定复数相减的复数
//
// 返回值：CComplex型，指定复数减去cpxX之差
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CComplex CComplex::operator-(const CComplex& cpxX) const
{
	double x = m_dblX - cpxX.m_dblX;
	double y = m_dblY - cpxX.m_dblY;

	return CComplex(x, y);
}

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// 重载运算符*，实现复数的乘法
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 与指定复数相乘的复数
//
// 返回值：CComplex型，指定复数与cpxX相乘之积
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CComplex CComplex::operator*(const CComplex& cpxX) const
{
    double x = m_dblX * cpxX.m_dblX - m_dblY * cpxX.m_dblY;
    double y = m_dblX * cpxX.m_dblY + m_dblY * cpxX.m_dblX;

	return CComplex(x, y);
}

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// 重载运算符/，实现复数的除法
//
// 参数：
// 1. const CComplex& cpxX - 与指定复数相除的复数
//
// 返回值：CComplex型，指定复数除与cpxX之商
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CComplex CComplex::operator/(const CComplex& cpxX) const
{
    double e, f, x, y;
    
    if (fabs(cpxX.m_dblX) >= fabs(cpxX.m_dblY))
	{
        e = cpxX.m_dblY / cpxX.m_dblX;
        f = cpxX.m_dblX + e * cpxX.m_dblY;
        
        x = (m_dblX + m_dblY * e) / f;
        y = (m_dblY - m_dblX * e) / f;
	}
    else
    {
		e = cpxX.m_dblX / cpxX.m_dblY;
        f = cpxX.m_dblY + e * cpxX.m_dblX;
        
        x = (m_dblX * e + m_dblY) / f;
        y = (m_dblY * e - m_dblX) / f;
    }

	return CComplex(x, y);
}

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// 计算复数的模
//
// 参数：无
//
// 返回值：double型，指定复数的模
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double CComplex::Abs() const
{
    // 求取实部和虚部的绝对值
    double x = fabs(m_dblX);
    double y = fabs(m_dblY);

    if (m_dblX == 0)
		return y;
    if (m_dblY == 0)
		return x;
    
    
    // 计算模
    if (x > y)
        return (x * sqrt(1 + (y / x) * (y / x)));
    
    return (y * sqrt(1 + (x / y) * (x / y)));
}

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// 计算复数的根
//
// 参数：
// 1. int n - 待求根的根次
// 2. CComplex cpxR[] - CComplex型数组，长度为n，返回复数的所有根
//
// 返回值：无
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void CComplex::Root(int n, CComplex cpxR[]) const
{
	if (n<1) 
		return;
    
	double q = atan2(m_dblY, m_dblX);
    double r = sqrt(m_dblX*m_dblX + m_dblY*m_dblY);
    if (r != 0)
    { 
		r = (1.0/n)*log(r);
		r = exp(r);
	}

    for (int k=0; k<=n-1; k++)
    { 
		double t = (2.0*k*3.1415926+q)/n;
        cpxR[k].m_dblX = r*cos(t); 
		cpxR[k].m_dblY = r*sin(t);
    }
}

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// 计算复数的实幂指数
//
// 参数：
// 1. double dblW - 待求实幂指数的幂次
//
// 返回值：CComplex型，复数的实幂指数值
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CComplex CComplex::Pow(double dblW) const
{
	// 常量
	const double PI = 3.14159265358979;

	// 局部变量
	double r, t;
    
    // 特殊值处理
    if ((m_dblX == 0) && (m_dblY == 0))
		return CComplex(0, 0);
    
    // 幂运算公式中的三角函数运算
    if (m_dblX == 0)
	{
        if (m_dblY > 0)
            t = 1.5707963268;
        else
            t = -1.5707963268;
	}
    else
	{
        if (m_dblX > 0)
            t = atan2(m_dblY, m_dblX);
        else
        {
			if (m_dblY >= 0)
                t = atan2(m_dblY, m_dblX) + PI;
            else
                t = atan2(m_dblY, m_dblX) - PI;
		}
    }
    
    // 模的幂
    r = exp(dblW * log(sqrt(m_dblX * m_dblX + m_dblY * m_dblY)));
    
    // 复数的实幂指数
    return CComplex(r * cos(dblW * t), r * sin(dblW * t));
}

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// 计算复数的复幂指数
//
// 参数：
// 1. CComplex cpxW - 待求复幂指数的幂次
// 2. int n - 控制参数，默认值为0。当n=0时，求得的结果为复幂指数的主值。
//
// 返回值：CComplex型，复数的复幂指数值
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CComplex CComplex::Pow(CComplex cpxW, int n /*= 0*/) const
{
	// 常量
	const double PI = 3.14159265358979;
	// 局部变量
    double r, s, u, v;
    
    // 特殊值处理
    if (m_dblX == 0)
	{
        if (m_dblY == 0)
			return CComplex(0, 0);
            
        s = 1.5707963268 * (fabs(m_dblY) / m_dblY + 4 * n);
	}
    else
	{
        s = 2 * PI * n + atan2(m_dblY, m_dblX);
        
        if (m_dblX < 0)
		{
            if (m_dblY > 0)
                s = s + PI;
            else
                s = s - PI;
        }
    }
    
    // 求幂运算公式
    r = 0.5 * log(m_dblX * m_dblX + m_dblY * m_dblY);
    v = cpxW.m_dblX * r + cpxW.m_dblY * s;
    u = exp(cpxW.m_dblX * r - cpxW.m_dblY * s);

    return CComplex(u * cos(v), u * sin(v));
}

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// 计算复数的自然对数
//
// 参数：无
//
// 返回值：CComplex型，复数的自然对数值
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CComplex CComplex::Log() const
{
	double p = log(sqrt(m_dblX*m_dblX + m_dblY*m_dblY));
    return CComplex(p, atan2(m_dblY, m_dblX));
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 计算复数的正弦
//
// 参数：无
//
// 返回值：CComplex型，复数的正弦值
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CComplex CComplex::Sin() const
{
	double p = exp(m_dblY); 
	double q = exp(-m_dblY);
    double x = sin(m_dblX)*(p+q)/2.0; 
	double y = cos(m_dblX)*(p-q)/2.0;

	return CComplex(x, y);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 计算复数的余弦
//
// 参数：无
//
// 返回值：CComplex型，复数的余弦值
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CComplex CComplex::Cos() const
{
	double p = exp(m_dblY); 
	double q = exp(-m_dblY);
    double x = cos(m_dblX)*(p+q)/2.0; 
	double y = -sin(m_dblX)*(p-q)/2.0;

	return CComplex(x, y);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 计算复数的正切
//
// 参数：无
//
// 返回值：CComplex型，复数的正切值
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CComplex CComplex::Tan() const
{
	return Sin()/Cos();
}