Java編寫簡單計算器的完整實現(xiàn)過程
更新時間：2020年12月07日 12:14:06 作者：雪，，，
這篇文章主要給大家介紹了關于Java編寫簡單計算器的完整實現(xiàn)過程，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
前言
本文用Java的swing來實現(xiàn)一個簡單計算器，主要內容為圖形用戶界面GUI的實現(xiàn)以及運算表達式核心算法的設計編寫。
程序運行環(huán)境為Windows10 ，編譯環(huán)境為MyEclipse 。
一、具體功能：
1、：輸入，輸出
輸入：允許輸入帶有括號的完整計算式（例 8*（4-95)+5÷2*e-pi）
輸出：輸出Double類型的結果
輸出：整個運算表達式并保存于歷史記錄中
2、：功能
基本的加，減，乘，除，四則運算
平方運算
開方運算
求余運算
最終界面如下圖：
除了常規(guī)的數字按鈕和運算符，還有兩個常數e，pi（π），清空鍵AC，括號運算符()，平方(x^x)和開方(sqrt)運算符，輸入顯示框以及歷史記錄文本框，文本框的垂直滾動條和水平滾動條。
二、主要思想：
1：中綴表達式轉為后綴表達式
準備：
①后綴表達式隊列：postQueue，用于存儲逆波蘭表達式（其實不用隊列排序直接輸出也行)
②操作符棧：opStack，對用戶輸入的操作符進行處理，用于存儲運算符
算法思想：
從左向右依次讀取算術表達式的元素X，分以下情況進行不同的處理：
（1）如果X是操作數，直接入隊
（2）如果X是運算符，再分以下情況：
a）如果棧為空，直接入棧。
b）如果X==”（“，直接入棧。
c）如果X==”）“，則將棧里的元素逐個出棧，并入隊到后綴表達式隊列中，直到第一個配對的”(”出棧。（注：“(”和“)”都不 入隊）
d）如果是其他操作符（+ - * /）,則和棧頂元素進行比較優(yōu)先級。 如果棧頂元素的優(yōu)先級大于等于X，則出棧并把棧中彈出的元素入隊，直到棧頂元素的優(yōu)先級小于X或者棧為空。彈出完這些元素后，才將遇到的操作符壓入到棧中。
(3)最后將棧中剩余的操作符全部入隊。
示意圖：
2、計算后綴表達式
準備：
需要用到一個結果棧Res_Stack ：用于存放計算的中間過程的值和最終結果
算法思想：
1、從左開始向右遍歷后綴表達式的元素。
2、如果取到的元素是操作數，直接入棧Res_Stack，如果是運算符，從棧中彈出2個數進行運算，然后把運算結果入棧
3、當遍歷完后綴表達式時，計算結果就保存在棧里了。
示意圖：
三、結果測試
分析：
1、可實現(xiàn)基本四則運算及平方、開方、求余運算。
2、運算表達式可顯示于輸入界面并保存于歷史記錄欄
3、輸入界面和歷史記錄欄皆可實現(xiàn)不斷字自動換行功能以及滾動條功能
4、不足之處：進行平方和開方運算時其保存在歷史記錄中的表達式會出現(xiàn)兩個等號及兩個結果。
四、完整源代碼(每行代碼已附有詳細注釋)
package software;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.*;
//Calculator類，繼承JFrame框架，實現(xiàn)事件監(jiān)聽器接口
public class Calculator extends JFrame implements ActionListener {
private String[] KEYS = { "7", "8", "9", "AC", "4", "5", "6", "-", "1", "2", "3", "+", "0", "e", "pi", "/", "sqrt",
"%", "x*x", "*", "(", ")", ".", "=" };
private JButton keys[] = new JButton[KEYS.length];
private JTextArea resultText = new JTextArea("0.0");// 文本域組件TextArea可容納多行文本；文本框內容初始值設為0.0
private JTextArea History = new JTextArea();// 歷史記錄文本框初始值設為空
private JPanel jp1=new JPanel();
private JPanel jp2=new JPanel();
private JScrollPane gdt1=new JScrollPane(resultText);//給輸入顯示屏文本域新建一個垂直滾動滑條
private JScrollPane gdt2=new JScrollPane(History);//給歷史記錄文本域新建一個垂直滾動滑條
// private JScrollPane gdt3=new JScrollPane(History);//給歷史記錄文本域新建一個水平滾動滑條
private JLabel label = new JLabel("歷史記錄");
private String b = "";
// 構造方法
public Calculator() {
super("Caculator");//“超”關鍵字，表示調用父類的構造函數，
resultText.setBounds(20, 18, 255, 115);// 設置文本框大小
resultText.setAlignmentX(RIGHT_ALIGNMENT);// 文本框內容右對齊
resultText.setEditable(false);// 文本框不允許修改結果
History.setBounds(290, 40, 250,370);// 設置文本框大小
History.setAlignmentX(LEFT_ALIGNMENT);// 文本框內容右對齊
History.setEditable(false);// 文本框不允許修改結果
label.setBounds(300, 15, 100, 20);//設置標簽位置及大小
jp2.setBounds(290,40,250,370);//設置面板窗口位置及大小
jp2.setLayout(new GridLayout());
jp1.setBounds(20,18,255,115);//設置面板窗口位置及大小
jp1.setLayout(new GridLayout());
resultText.setLineWrap(true);// 激活自動換行功能
resultText.setWrapStyleWord(true);// 激活斷行不斷字功能
resultText.setSelectedTextColor(Color.RED);
History.setLineWrap(true);//自動換行
History.setWrapStyleWord(true);
History.setSelectedTextColor(Color.blue);
gdt1.setViewportView(resultText);//使?jié)L動條顯示出來
gdt2.setViewportView(History);
gdt1.setVerticalScrollBarPolicy(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS);//設置讓垂直滾動條一直顯示
gdt2.setVerticalScrollBarPolicy(JScrollPane.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS);//設置讓垂直滾動條一直顯示
gdt2.setHorizontalScrollBarPolicy(JScrollPane.HORIZONTAL_SCROLLBAR_ALWAYS);//設置讓水平滾動條一直顯示
jp1.add(gdt1);//將滾動條添加入面板窗口中
jp2.add(gdt2);
this.add(jp1);//將面板添加到總窗體中
this.add(jp2);//將面板添加到總窗體中
this.setLayout(null);
this.add(label);// 新建“歷史記錄”標簽
//this.add(resultText);// 新建文本框，該語句會添加進去一個新的JTextArea導致帶有滾動條的文本無法顯示或者發(fā)生覆蓋
//this.add(History);// 新建歷史記錄文本框，該語句會添加進去一個新的JTextArea導致帶有滾動條的文本無法顯示
// 放置按鈕
int x = 20, y = 150;
for (int i = 0; i < KEYS.length; i++)
{
keys[i] = new JButton();
keys[i].setText(KEYS[i]);
keys[i].setBounds(x, y, 60, 40);
if (x < 215) {
x += 65;
} else {
x = 20;
y += 45;
}
this.add(keys[i]);
}
for (int i = 0; i < KEYS.length; i++)// 每個按鈕都注冊事件監(jiān)聽器
{
keys[i].addActionListener(this);
}
this.setResizable(false);
this.setBounds(500, 200, 567, 480);
this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
this.setVisible(true);
}
// 事件處理
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
//History.setText(b);//使輸入的表達式顯示在歷史記錄文本框中
String label=e.getActionCommand();//獲得事件源的標簽
if(label=="=")//
{
resultText.setText(this.b);
History.setText(History.getText()+resultText.getText());
if(label=="=")//調用計算方法，得出最終結果
{
String s[]=houzhui(this.b);
String result=Result(s);
this.b=result+"";
//更新文本框，當前結果在字符串b中，并未刪除，下一次輸入接著此結果以實現(xiàn)連續(xù)運算
resultText.setText(this.b);
History.setText(History.getText()+"="+resultText.getText()+"\n");
}
}
else if(label=="AC")//清空按鈕，消除顯示屏文本框前面所有的輸入和結果
{
this.b="";
resultText.setText("0");//更新文本域的顯示，顯示初始值;
}
else if(label=="sqrt")
{
String n=kfys(this.b);
resultText.setText("sqrt"+"("+this.b+")"+"="+n);//使運算表達式顯示在輸入界面
History.setText(History.getText()+"sqrt"+"("+this.b+")"+"=");//獲取輸入界面的運算表達式并使其顯示在歷史記錄文本框
this.b=n;
}
else if(label=="x*x")
{
String m=pfys(this.b);
resultText.setText(this.b+"^2"+"="+m);//使運算表達式顯示在輸入界面
History.setText(History.getText()+this.b+"^2"+"=");//獲取輸入界面的運算表達式并使其顯示在歷史記錄文本框
this.b=m;
}
else if(label=="e"||label=="pi")
{
if(label=="e")
{
String m=String.valueOf(2.71828);//將e的值以字符串的形式傳給m
this.b=this.b+m;//保留顯示m之前輸入的運算符或數字字符繼續(xù)下一步運算
resultText.setText(this.b);
// History.setText(History.getText()+this.b);
}
if(label=="pi")
{
String m=String.valueOf(3.14159265);
this.b=this.b+m;
resultText.setText(this.b);
// History.setText(History.getText()+this.b);
}
}
else
{
this.b=this.b+label;
resultText.setText(this.b);
// History.setText(History.getText()+this.b);
}
//History.setText(History.getText()+this.b);//使輸入的表達式顯示在歷史記錄文本框中
}
//將中綴表達式轉換為后綴表達式
private String[] houzhui(String str) {
String s = "";// 用于承接多位數的字符串
char opStack[] = new char[100];// 靜態(tài)棧,對用戶輸入的操作符進行處理，用于存儲運算符
String postQueue[] = new String[100];// 后綴表達式字符串數組，為了將多位數存儲為獨立的字符串
int top = -1, j = 0;// 靜態(tài)指針top,控制變量j
for (int i = 0; i < str.length(); i++)// 遍歷中綴表達式
// indexof函數，返回字串首次出現(xiàn)的位置；charAt函數返回index位置處的字符；
{
if ("0123456789.".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) // 遇到數字字符的情況
{
s = "";// 作為承接字符，每次開始時都要清空
for (; i < str.length() && "0123456789.".indexOf(str.charAt(i)) >= 0; i++) {
s = s + str.charAt(i);
}
i--;
postQueue[j] = s;// 數字字符直接加入后綴表達式
j++;
} else if ("(".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) {// 遇到左括號
top++;
opStack[top] = str.charAt(i);// 左括號入棧
} else if (")".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) {// 遇到右括號
for (;;)// 棧頂元素循環(huán)出棧，直到遇到左括號為止
{
if (opStack[top] != '(') {// 棧頂元素不是左括號
postQueue[j] = opStack[top] + "";// 棧頂元素出棧
j++;
top--;
} else { // 找到棧頂元素是左括號
top--;// 刪除棧頂左括號
break;// 循環(huán)結束
}
}
}
if ("*%/".indexOf(str.charAt(i)) >= 0)// 遇到高優(yōu)先級運算符
{
if (top == -1) {// 若棧為空則直接入棧
top++;
opStack[top] = str.charAt(i);
} else {// 棧不為空,把棧中彈出的元素入隊，直到棧頂元素優(yōu)先級小于x或者棧為空
if ("*%/".indexOf(opStack[top]) >= 0) {
// 棧頂元素也為高優(yōu)先級運算符
postQueue[j] = opStack[top] + "";// 棧頂元素出棧進入后綴表達式
j++;
opStack[top] = str.charAt(i);// 當前運算符入棧
} else if ("(".indexOf(opStack[top]) >= 0) {// 棧頂元素為左括號，當前運算符入棧
top++;
opStack[top] = str.charAt(i);
} else if ("+-".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) {// 遇到低優(yōu)先級運算符
postQueue[j] = opStack[top] + "";// 棧頂元素出棧進入后最表達式
j++;
opStack[top] = str.charAt(i);// 當前元素入棧
}
}
} else if ("+-".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) {
if (top == -1) {
top++;
opStack[top] = str.charAt(i);
} else {
if ("*%/".indexOf(opStack[top]) >= 0) {
// 棧頂元素也為高優(yōu)先級運算符
postQueue[j] = opStack[top] + "";// 棧頂元素出棧進入后綴表達式
j++;
opStack[top] = str.charAt(i);// 當前運算符入棧
} else if ("(".indexOf(opStack[top]) >= 0) {// 棧頂元素為左括號，當前運算符入棧
top++;
opStack[top] = str.charAt(i);
} else if ("+-".indexOf(str.charAt(i)) >= 0) {// 遇到低優(yōu)先級運算符
postQueue[j] = opStack[top] + "";// 棧頂元素出棧進入后最表達式
j++;
opStack[top] = str.charAt(i);// 當前元素入棧
}
}
}
}
for (; top != -1;) {// 遍歷結束后將棧中剩余元素依次出棧進入后綴表達式
postQueue[j] = opStack[top] + "";
j++;
top--;
}
return postQueue;
}
//開方運算方法
public String kfys(String str) {
String result = "";
double a = Double.parseDouble(str), b = 0;
b = Math.sqrt(a);
result = String.valueOf(b);//將運算結果轉換為string類型并賦給string類型的變量result
return result;
}
//平方運算方法
public String pfys(String str) {
String result = "";
double a = Double.parseDouble(str), b = 0;
b = Math.pow(a, 2);
result = String.valueOf(b);
return result;
}
// 計算后綴表達式，并返回最終結果
public String Result(String str[]) {
String Result[] = new String[100];// 順序存儲的棧，數據類型為字符串
int Top = -1;// 靜態(tài)指針Top
for (int i = 0; str[i] != null; i++) {
if ("+-*%/".indexOf(str[i]) < 0) {
Top++;
Result[Top] = str[i];
}
if ("+-*%/".indexOf(str[i]) >= 0)// 遇到運算符字符，將棧頂兩個元素出棧計算并將結果返回棧頂
{
double x, y, n;
x = Double.parseDouble(Result[Top]);// 順序出棧兩個數字字符串，并轉換為double類型
Top--;
y = Double.parseDouble(Result[Top]);
Top--;
if ("-".indexOf(str[i]) >= 0) {
n = y - x;
Top++;
Result[Top] = String.valueOf(n);// 將運算結果重新入棧
}
if ("+".indexOf(str[i]) >= 0) {
n = y + x;
Top++;
Result[Top] = String.valueOf(n);// 將運算結果重新入棧
}
if ("*".indexOf(str[i]) >= 0) {
n = y * x;
Top++;
Result[Top] = String.valueOf(n);// 將運算結果重新入棧
}
if ("/".indexOf(str[i]) >= 0)
{
if (x == 0)// 被除數不允許為0
{
String s = "error!";
return s;
} else {
n = y / x;
Top++;
Result[Top] = String.valueOf(n);// 將運算結果重新入棧
}
}
if ("%".indexOf(str[i]) >= 0)
{
if (x == 0)// 被除數不允許為0
{
String s = "error!";
return s;
} else {
n = y % x;
Top++;
Result[Top] = String.valueOf(n);// 將運算結果重新入棧
}
}
}
}
return Result[Top];// 返回最終結果
}
// 主函數
public static void main(String[] args) {
Calculator a = new Calculator();
}
}
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