附源码 | Java 计算器实现

Posted 2022-12-28 Linux猿

🎈 作者：Linux猿

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目录

一、需求分析

二、设计思路

2.1 界面设计

2.2 表达式算法

三、代码实现

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「Java 计算器」是非常适合刚学习 Java 用来练手的基础项目，即可以巩固 Java 基础，也可以学习表达式算法，本篇文章来讲解下基于 Java 的计算器实现。

一、需求分析

功能需求如下所示：

（1）实现算术加法、减法、乘法、除法的基本运算；

（2）支持括号‘（’ 和 ‘）’操作；

（3）支持删除操作；

（4）支持清除操作；

（5）支持小数操作；

（6）支持错误检查；

二、设计思路

功能设计主要包括两部分：界面设计和表达式算法，下面分别来介绍下。

2.1 界面设计

通过继承 JFrame 类实现界面的布局，主要分为两部分，一个是表达式输入框，另一个是表达式输入需要的按钮。

其中，表达式需要的按钮包括："C", "(", ")", "/", "7", "8", "9", "*", "4", "5", "6", "-", "1", "2", "3", "+", "0", ".", "DEL", "="。

其中，C 按钮表示清空输入框，DEL 按钮表示删除输入框中的最后一个字符，= 按钮表示计算输入框中的表达式。

2.2 表达式算法

计算输入的表达式：使用两个栈分别存储表达式计算需要的数值和表达式计算操作符，同时，表达式计算操作符也根据优先级划分，通过操作符获取数值进行计算。

三、代码实现

基于 Java 的计算器代码实现如下所示。

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Stack;

public class Calculator extends JFrame 

    private Stack<Double> expressionValue = new Stack<>(); // 值
    private Stack<String> expressionOperator = new Stack<>(); // 运算符

    private Calculator() 

        setTitle("基于 Java 的计算器");
        setSize(345, 500);
        setLocation(700, 300);
        Container c = getContentPane();
        c.setLayout(null);
        
        // 输入面板
        JTextArea jt = new JTextArea(100, 100);
        jt.setFont(new Font("Aria", Font.BOLD, 30));
        jt.setLineWrap(true);
        JScrollPane sp = new JScrollPane(jt);
        jt.setCaretPosition(jt.getDocument().getLength());
        sp.setBounds(0, 0, 330, 163);
        c.add(sp);

        JPanel p = new JPanel();
        p.setLayout(new GridLayout(5, 4, 0, 0));
        p.setBounds(0, 162, 340, 300);
        
        // 放置按钮
        int n = 20;
        String[] num = 
        		"C", "(", ")", "/",
        		"7", "8", "9", "*",
        		"4", "5", "6", "-",
        		"1", "2", "3", "+",
        		"0", ".", "DEL", "="
        	;
        JButton[] jb = new JButton[n];
        for(int i = 0; i < n; i++) 
            jb[i] = new JButton(num[i]);
            p.add(jb[i]);
        
        c.add(p);

        for(int i = 1; i < 18; i++) 
        	final int j = i;
        	jb[i].addActionListener(e-> jt.append(num[j]));
        
        
        // 监听 C 按键
        jb[0].addActionListener(e->
            jt.setText("");
            expressionValue.clear();
            expressionOperator.clear();
        );
        
        // 监听 DEL 按键
        jb[18].addActionListener(e->
            try 
                jt.setText(jt.getText().substring(0,jt.getText().length()-1));
             catch (Exception ignored) 
            	
            
        );
        
        // 监听 = 按键
        jb[19].addActionListener(e->
            try 
            	System.out.println(jt.getText());
                double x = calculate(jt.getText() + "#");
                jt.setText("");  				// 清空输入框
                jt.append(String.valueOf(x)); 	// 显示计算结果
             catch(Exception ex)  			// 异常情况
                if(ex.getMessage() == null) 
                	jt.setText("计算错误!");
                 else 
                	jt.setText(ex.getMessage());
                
            
        );
        
        KeyStroke enter = KeyStroke.getKeyStroke("ENTER");
        jt.getInputMap().put(enter, "none");

        this.getRootPane().setDefaultButton(jb[19]);

        setVisible(true);
        setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
    
    
    // 执行 + - * / 计算
    private void calculate()
        String b = expressionOperator.pop();
        double c = expressionValue.pop();
        double d = expressionValue.pop();
        double e;
        
        if (b.equals("+")) 
            e = d + c;
            expressionValue.push(e);
         else if (b.equals("-")) 
            e = d - c;
            expressionValue.push(e);
         else if (b.equals("*")) 
            e = d * c;
            expressionValue.push(e);
         else if (b.equals("/")) 
            if(c == 0)
                throw new ArithmeticException("除 0 错误!");
            e = d / c;
            expressionValue.push(e);
        
    
    
    // 计算字符串的值
    private Double calculate(String text)
        HashMap<String, Integer> operator = new HashMap<>();
        operator.put("(",0);
        operator.put(")",0);
        operator.put("/",2);
        operator.put("*",2);
        operator.put("-",1);
        operator.put("+",1);
        operator.put("#",0);

        expressionOperator.push("#");

        int flag = 0;
        int n = text.length();
        for(int i = 0; i < n; i++) 
            String a = String.valueOf(text.charAt(i));
            if (!a.matches("[0-9.]")) 
                if(flag != i) 
                	expressionValue.push(Double.parseDouble(text.substring(flag, i)));
                
                flag = i + 1;
                while(!(a.equals("#") && expressionOperator.peek().equals("#")))  // peek 返回栈顶元素，不删除
                    if(operator.get(a) > operator.get(expressionOperator.peek()) || a.equals("(")) 
                    	expressionOperator.push(a); // 加入操作符
                        break;
                     else 
                        if(a.equals(")")) 
                            while(!expressionOperator.peek().equals("("))
                                calculate();
                            expressionOperator.pop();
                            break;
                        
                        calculate();
                    
                

            
        

        return expressionValue.pop();
    

    public static void main(String[] args) 
        new Calculator();
    

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