Java语言编写计算器 |
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Java语言编写计算器
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本文讲述Java图形用户界面的编写，重点讲述一个简单计算器的实现。 文中程序的运行环境为Windows10 ，编译环境为MyEclipse 8.5。 一个简单的计算器主要实现一下功能和要求：一：输入，输出 ①输入：允许输入带有括号的完整计算式（例 6*（3+5）-5÷2） ②输出：输出Double类型的结果 二：功能 ①：基本的加，减，乘，除，四则运算 ②：平方运算 ③：开方运算 最终界面如下图： 除了常规的数字按钮和运算符，还有两个常数e，π 主要思想：一：输入，以及运算的实现 要实现完整计算式的输入并运算，就得用到计算后缀表达式的算法，和将中缀表达式转换为后缀表达式的算法（这里不再赘述中缀表达式和后缀表达式，以及之后有关栈的知识也不再多说，有兴趣可以阅读数据结构中关于栈的相关章节），这里重点讲解以上两个算法。 算法1（中缀表达式转后缀表达式）： 因为计算式要在计算器的文本编辑框中显示，所以计算式用字符串记录（定义为字符串） 规则：从左向右遍历中缀表达式 ①：遇到数字字符，直接加入后缀表达式 ②：遇到高优先级运算符，若栈为空直接入栈，若栈不为空，则将当前运算符与栈顶元素比较 比较1（栈顶元素也为高优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈。这样的操作使得栈 中不会出现连续的高优先级运算符 比较2（栈顶元素为'('左括号）：将当前元素入栈 比较3（栈顶元素为低优先级运算符）：将当前元素入栈 ③：遇到'('左括号，将左括号入栈 ④：遇到')'右括号，将栈顶元素顺序出栈，直到栈顶元素为左括号，此时删去栈顶的左括号 ⑤：遇到低优先级运算符，若栈为空直接入栈，若栈不为空，则将当前运算符与栈顶元素比较 比较1（栈顶元素也为低优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈。这样的操作使得栈中 不会出现连续的低优先级运算符 比较2（栈顶元素为'('左括号）：将当前运算符入栈 比较③（栈顶元素为高优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈 程序段如下（代码段中的注释根据上述讲解过程书写，可以根据步骤阅读） 代码段中用到的某些函数注释： indexof()：String.indexof()方法搜索在该字符串上是否出现了作为参数传递的字符串，若找到字符串，则返回字符 串首字母的位置（0代表第一个位置），在下面的代码段中，为了判断字符类型用到了该方法。 String.valueof():将double类型的浮点数转换为字符串 Double.parseDouble():将字符串转化为double类型的浮点数 private String[] yunsuan(String str) { String s="";//用于承接多位数的字符串 char a[]=new char[100];//静态的栈 String jieguo[]=new String[100];//后缀表达式字符串数组，为了将多位数存储为独立的字符串 int top=-1,j=0;//静态指针top，控制变量j for (int i=0;i=0)//indexof函数见上方注释，遇到数字字符的情况 { s="";//作为承接的字符串，每次开始都要清空 for (;i=0;i++)//将多位数存储在一个字符串中 { s=s+str.charAt(i); } i--; jieguo[j]=s;//数字字符直接加入后缀表达式 j++; } else if ("(".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到左括号 { top++; a[top]=str.charAt(i);//左括号入栈 } else if (")".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到右括号 { for (;;)//栈顶元素循环出栈，直到找到左括号为止 { if (a[top]!='(')//栈顶元素不是左括号 { jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈 j++; top--; } else//找到栈顶元素是左括号 { top--;//删除栈顶的左括号 break;//循环结束 } } } else if ("*%÷".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到高优先级运算符 { if (top==-1)//若栈为空直接入栈 { top++; a[top]=str.charAt(i); } else//栈不为空 { if ("*%÷".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素也为高优先级运算符 { jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈进入后缀表达式 j++; a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈 } else if ("(".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为左括号，当前运算符入栈 { top++; a[top]=str.charAt(i); } else if ("+-".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为低优先级运算符，当前运算符入栈 { top++; a[top]=str.charAt(i); } } } else if ("+-".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到低优先级运算符 { if (top==-1)//栈为空直接入栈 { top++; a[top]=str.charAt(i); } else//栈不为空 { if ("%*÷".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为高优先级运算符 { jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈加入后缀表达式 j++; a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈 } else if ("(".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为左括号 { top++; a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈 } else if ("+-".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素也为低优先级运算符 { jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈进入后缀表达式 j++; a[top]=str.charAt(i);//当前元素入栈 } } } } for (;top!=-1;)//遍历结束后将栈中剩余元素依次出栈进入后缀表达式 { jieguo[j]=a[top]+""; j++; top--; } return jieguo; }算法2：计算后缀表达式 计算后缀表达式依然借助栈来实现 运算规则：遍历后缀表达式 ①：遇到数字字符，直接入栈 ②：遇到运算符，顺序出栈两个元素（数字），进行运算，将运算结果入栈 循环以上步骤最终栈中剩下的那个数字就是最终答案 程序段如下： public String Result(String str[]) { String Result[]=new String[100];//顺序存储的栈，数据类型为字符串 int Top=-1;//静态指针Top for (int i=0;str[i]!=null;i++)//遍历后缀表达式 { if ("+-*%÷".indexOf(str[i])=0)//遇到运算符 { double x,y,n; x=Double.parseDouble(Result[Top]);//顺序出栈两个数字字符串，并转换为double类型的数字 Top--; y=Double.parseDouble(Result[Top]);//顺序出栈两个数字字符串，并转换为double类型的数字 Top--; if ("-".indexOf(str[i])>=0)//一下步骤根据运算符来进行运算 { n=y-x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n);//将运算结果重新入栈 } if ("+".indexOf(str[i])>=0) { n=y+x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } if ("*".indexOf(str[i])>=0) { n=y*x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } if ("÷".indexOf(str[i])>=0) { if (x==0)//不允许被除数为0 { String s="ERROR"; return s; } else { n=y/x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } } if ("%".indexOf(str[i])>=0) { if (x==0)//不允许被除数为0 { String s="ERROR"; return s; } else { n=y%x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } } } } return Result[Top];//返回最终结果 } 算法3：开方运算 程序段如下（调用了Math.sqrt()函数实现） public String yunsuan2(String str) { String result=""; double a=Double.parseDouble(str),b=0; b=Math.sqrt(a); result=String.valueOf(b); return result; } 算法4：平方运算 程序段如下（调用了Math.pow()函数实现） public String yunsuan3(String str) { String result=""; double a=Double.parseDouble(str),b=0; b=Math.pow(a, 2); result=String.valueOf(b); return result; } 界面设计：一：框架 本计算器是基于Swing组建的图形用户界面，采用JFrame框架作为主窗口 public class Calculator extends JFrame implements ActionListener类名Calculator（计算器），继承JFrame框架，实现事件监听器接口 二：文本行，按钮 整个计算器界面，可以随意发挥，我编写的界面最终的样子在文章开头有图片 计算器类中，定义的成员有： ①private String[] KEYS={"7","8","9","*","4","5","6","-","1","2","3","+","0","e","π","÷","c","%",".","=","(",")","sqr","x*x"}; ② private JButton keys[]=new JButton[KEYS.length]; ③private JTextField resultText = new JTextField("0.0"); ④private String b=""; ①：按钮标签字符串 ②：定义按钮数组 ③：定义文本行 ④：用于存放计算式 构造方法代码段如下（计算器的整体界面完成） public Calculator() { super("计算器"); this.setLayout(null);//未采用任何类型的布局，后面的文本框和按钮显示位置都是自己计算好的位置 resultText.setBounds(20, 5, 255, 40);//设置文本框大小 resultText.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);//文本框内容右对齐 resultText.setEditable(false);//文本框不允许修改结果 this.add(resultText);//新建文本框 int x=20,y=55; for (int i=0;i=0) { top++; a[top]=str.charAt(i); } } } else if ("+-".indexOf(str.charAt(i))>=0) { if (top==-1) { top++; a[top]=str.charAt(i); } else { if ("%*÷".indexOf(a[top])>=0) { jieguo[j]=a[top]+""; j++; a[top]=str.charAt(i); } else if ("(".indexOf(a[top])>=0) { top++; a[top]=str.charAt(i); } else if ("+-".indexOf(a[top])>=0) { jieguo[j]=a[top]+""; j++; a[top]=str.charAt(i); } } } } for (;top!=-1;) { jieguo[j]=a[top]+""; j++; top--; } return jieguo; } public String yunsuan2(String str) { String result=""; double a=Double.parseDouble(str),b=0; b=Math.sqrt(a); result=String.valueOf(b); return result; } public String yunsuan3(String str) { String result=""; double a=Double.parseDouble(str),b=0; b=Math.pow(a, 2); result=String.valueOf(b); return result; } public String Result(String str[]) { String Result[]=new String[100]; int Top=-1; for (int i=0;str[i]!=null;i++) { if ("+-*%÷".indexOf(str[i])=0) { double x,y,n; x=Double.parseDouble(Result[Top]); Top--; y=Double.parseDouble(Result[Top]); Top--; if ("-".indexOf(str[i])>=0) { n=y-x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } if ("+".indexOf(str[i])>=0) { n=y+x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } if ("*".indexOf(str[i])>=0) { n=y*x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } if ("÷".indexOf(str[i])>=0) { if (x==0) { String s="ERROR"; return s; } else { n=y/x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } } if ("%".indexOf(str[i])>=0) { if (x==0) { String s="ERROR"; return s; } else { n=y%x; Top++; Result[Top]=String.valueOf(n); } } } } return Result[Top]; } public static void main(String arg[]) { Calculator a=new Calculator(); } }该计算器功能有限，只限于日常生活的使用，可以改进的方向很多 一：实现带符号数的运算，例如：-6-6 二：实现复数运算 三：实现多次方的运算 四：实现一元一次方程的运算 五：实现一元二次方程的运算 以上改进方向只是一小部分，对于有一些编程基础的人，可以尝试一下，对于大神这就是小儿科了。 欢迎读者评论，共同交流，共同进步。 |
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