北邮JAVA第三次作业科学计算器(附源代码)

JA V A第三次作业

选题：科学计算器

一、设计思路

(1)布局

1.数字键盘有0~9和小数点

2.符号键盘有+?×÷，幂，开方，lg，ln

3.功能按键有清屏（AC）和删除（Del）

(2)计算器流程状态转移图

设定的标志位和变量有：

boolean numflag = false; //标志：是否输入数字

boolean opflag = false; //标志：是否输入运算操作符

String txt = null; //显示到文本框里的字符串

String num_txt = ""; //当前操作数的字符串形式

String op = " "; //存放输入的运算操作符

num1 = 0; //第一个操作数

num2 = 0; //第二个操作数

private BigDecimal big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(0));//解决浮点数的精度丢失问题

private BigDecimal big_num2 = new BigDecimal(Double.toString(0));

1.关于操作数

操作数为输入数字时会改变的数，有num1和num2。按下运算符和控制字符，会设定当前下在键入的操作数，由opflag控制，false表示正在操作num1，true表示正在操作num2。

初始状态下的操作数为num1。按下AC会恢复操作数为初始状态num1。

按Delete、开方、lg、ln不会改变当前的操作数。其中后三者只对num1有效。

其他的运算符和控制符都会使操作数为num2。

2.计算器的状态框图

其

中

按

下

结

果

存

入

num1的结果上处理。

在上述图中没有画出的还有：

-任何时候按下AC，都会回到初始状态

-任何时候按下Del，都会把当前的操作数回删一位

二、程序截图

按下9+3.3，再按下+0.25

按下=，再按Del

AC后进行乘法和除法测试。3/9*3

幂测试2^10

开方测试根号65。开方是对文本框里只有一个操作数时有效

下面是lg101和ln2.718的结果。ln和lg对文本框里只有一个操作数时有效

后面的功能已经验证了可以对结果继续操作没有出现bug。

三、代码分析

1.声明控件

这些就不写了，包括JFrame在内用了25个控件，23个JButton，1个Jframe，一个显示计算界面的文本框result

private JTextField result;

2.初始化用于控制计算流程的变量

/**

* 几个变量，用于计算、判定，存放结构等。

* */

private boolean numflag = false; //标志：是否输入数字

private boolean opflag = false; //标志：是否输入运算操作符

private String txt = null; //显示到文本框里的字符串

private String num_txt = ""; //正在键入的操作数的字符串形式

private String op = " "; //存放输入的运算操作符

private double num1 = 0; //num1和num2用作运算

private double num2 = 0;

private BigDecimal big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(0));//解决浮点数的精度问题private BigDecimal big_num2 = new BigDecimal(Double.toString(0));

3.main方法里创建窗体

public static void main(String[] args) {

EventQueue.invokeLater(new Runnable() { //添加到线程队列

public void run() {

try {

MyFrame window = new MyFrame(); //创建对象时初始化控件

window.frame.setVisible(true);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}

4.窗体的构造函数

/**

* Constructor

*/

public MyFrame() {

initialize();

}

5.initialize()函数里摆放控件，并设置事件的处理

1)Jframe

frame = new JFrame("Java 计算器");

frame.setResizable(false);

frame.setBounds(100, 100, 371+60, 371);

frame.setDefaultCloseOperation(DISPOSE_ON_CLOSE);

frame.getContentPane().setLayout(null);

2)文本框

result = new JTextField();

result.setFont(new Font("Helvetica", Font.PLAIN, 15));

result.setHorizontalAlignment(SwingConstants.RIGHT);

result.setBounds(29, 28, 308+60, 50);

frame.getContentPane().add(result);

result.setColumns(10);

result.setText(txt);

3)数字按钮，用0举例，其他都一样

bt_0 = new JButton("0");

bt_0.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("0"); //按钮被按下时触发的事件，在后面写了

}

});

bt_0.setBounds(99, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_0);

4)“=”按钮

bt_equal = new JButton("=");

bt_equal.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if(opflag == true){

num2 = Double.parseDouble(num_txt); //如果此时opflag为true的话，证明已经输入运算符，这时候刚输入的数为num2，num1和num2进行运算

big_num2 = new BigDecimal(num_txt);

calc(op);

}

result.setText(subZeroAndDot(Double.toString(big_num1.doubleValue())));

//显示结果。结果存入num1

num_txt = subZeroAndDot(Double.toString(big_num1.doubleValue()));

}

});

5)+、-、*、/和幂方按钮，以+举例，其他都一样

bt_plus = new JButton("+");

bt_plus.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("+");

}

});

6)开方，lg， ln按钮，以开方举例，其他都一样

bt_sqrt = new JButton("sqrt");

bt_sqrt.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if (opflag == false) { //只对操作数为num1时有效

calc("sqrt");

txt = num_txt;

result.setText(txt);

}

}

});

7)ac和del的初始化，重点在事件处理上

bt_ac.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

result.setText(null); //全部运算标志和文本框置为初始状态

txt = null;

numflag = opflag = false;

num1 = num2 = 0;

big_num1 = big_num2 = new BigDecimal(Double.toString(0.0));

num_txt = "";

}

});

bt_del.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if(num_txt != "" && num_txt.length() > 0) {

//通过截取字符串的方式回删一个字符

num_txt = num_txt.substring(0, num_txt.length() - 1);

}

if(txt != null && txt.length() > 0) {

txt = result.getText(); //文本框的回删，且不能删除运算符

if (txt.charAt(txt.length()-1) == '+' || txt.charAt(txt.length()-1) == '-' || txt.charAt(txt.length()-1) == '*'

|| txt.charAt(txt.length()-1) == '/' ||

txt.charAt(txt.length()-1) == '^' ) {

}else{

txt = txt.substring(0, txt.length() - 1);

}

result.setText(txt);

}

}

});

6.数字键盘事件处理函数

/**

* 数字键盘里的按键按下后触发的事件。

*

* @param num 传入字符串形式的数字

*

* */

private void numBtnAction(String num) {

numflag = true; //只要输入一个数，则把numflag置为true，表

示已有数字输入

num_txt += num; //把输入的数加入到最终要转换成都double运算

的字符串

txt = result.getText() + num; //加到txt，使输入的数显示到文本框中。

result.setText(txt);

}

7.运算符处理的函数

/**

* 运算符按键触发的动作

*

* @param operator 点击的运算符

*

* */

private void opBtnAction(String operator) {

if(opflag == false && num_txt != "") { //进行判断，如果opflag为false，则表示还没

输入运算符，

num1 = Double.parseDouble(num_txt); //这个时候把num_txt转换成double赋给num1。

big_num1 = new BigDecimal(num_txt);

}

if(opflag == true && num_txt != ""){

num2 = Double.parseDouble(num_txt); //如果opflag为true，表示第一个数输入完毕，且已输入相应的运算符，这个时候是在输入第二个要参与运算的数，则加到num2

big_num2 = new BigDecimal(num_txt);

calc(op); //先计算两数结果，赋给num1，num2置为0，以

便后面多层混合运算使用。

}

numflag = false; //numflag置为0，表示当前需要输入数进行运算

opflag = true; //opflag置为true，表示当前已输入一个或多个

操作数。

op = operator; //把新输入的运算符赋给op

result.setText(subZeroAndDot(big_num1.toString()) + " " + operator + "

"); //在文本框显示，正则表达式去多余的0

num_txt = ""; //num_txt置为空，为了存储下一个操作数。

}

8.进行运算的函数

/**

* 进行 +、-、*、/ 等的运算

* @param op 运算符

*

* */

private void calc(String op) {

switch(op){

case"+" :

num1 = num1 + num2;

num2 = 0;

big_num1 = big_num1.add(big_num2);

big_num2 = new BigDecimal(0);

opflag = false;

num_txt = "";

break;

case"-" :

num1 = num1 - num2;

num2 = 0;

big_num1 = big_num1.subtract(big_num2);

big_num2 = new BigDecimal(0);

opflag = false;

num_txt = "";

break;

case"*" :

num1 = num1 * num2;

num2 = 0;

big_num1 = big_num1.multiply(big_num2);

big_num2 = new BigDecimal(0);

opflag = false;

num_txt = "";

break;

case"/" :

if(num2 != 0) {

num1 = num1 / num2;

num2 = 0;

big_num1 = big_num1.divide(big_num2,17,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);

big_num2 = new BigDecimal(0);

opflag = false;

num_txt = "";

}

break;

case"^" :

num1 = Math.pow(num1, num2);

num2 = 0;

big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(num1));

big_num2 = new BigDecimal(0);

opflag = false;

num_txt = "";

break;

case"sqrt" :

num1 = Double.parseDouble(num_txt);

num1 = Math.sqrt(num1);

num2 = 0;

big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(num1));

big_num2 = new BigDecimal(0);

num_txt = subZeroAndDot(Double.toString(num1));

break;

case"lg" :

num1 = Double.parseDouble(num_txt);

num1 = Math.log10(num1);

num2 = 0;

big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(num1));

big_num2 = new BigDecimal(0);

num_txt = subZeroAndDot(Double.toString(num1));

break;

case"ln" :

num1 = Double.parseDouble(num_txt);

num1 = Math.log(num1);

num2 = 0;

big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(num1));

big_num2 = new BigDecimal(0);

num_txt = subZeroAndDot(Double.toString(num1));

break;

default: opflag = false;

num_txt = "";

break;

}

}

9.正则表达式去掉字符串多余的0

/**

* 使用java正则表达式去掉多余的.与0

* @param s

* @return

*/

public static String subZeroAndDot(String s){

if(s.indexOf(".") > 0){

s = s.replaceAll("0+?$", "");//去掉多余的0

s = s.replaceAll("[.]$", "");//如最后一位是.则去掉

}

return s;

}

}

四、问题

1. 浮点数精度丢失（已解决）

在计算12.3+0.72时，得到的结果是13.020000000000001。由于数在机器里是以二进制存储， 0.72的二进制长度是无限长，但double位数是有限的，必然会存在精度丢失问题。应该使用BigDecimal类进行计算。

2. 操作数与显示的不同步（已解决）

在程序中一个重要的点就是保持显示的数和内存中的数是相等的，尤其在回删的时候，可能会显示删除运算符，但实际内存中只删掉了操作数的位数，运算符相关变量和标识没有重置。保持显示的操作数的同步是很重要的

3.BigDecimal除不尽报错（已解决）

BigDecimal除法要限制scale不然会报错。精度要大于浮点数的16位。

五、总结

计算器里面小的坑挺多的，看似写完的时候还有一堆事件要处理，，并且程序逻辑需要完整，对各个计算状态的步骤要清晰。

/**

* @author lingnanmiao

*

* BUG解决日志

* - BigDecimal除不尽报错

* -浮点数精度问题，采用了BigDecimal

* -按下等于后再次输入字符时实际num1与文本框显示不同步

* - Delete时会显示删除运算符实际上没有删除的问题

* -正则表达式去多余的0

*

*/

package assignment02;

import java.awt.EventQueue;

import java.awt.Font;

import java.awt.event.ActionEvent;

import java.awt.event.ActionListener;

import java.math.BigDecimal;

import javax.swing.JButton;

import javax.swing.JFrame;

import javax.swing.JTextField;

import javax.swing.SwingConstants;

/**

* @author lingnanmiao

*

* BUG解决日志

* - BigDecimal除不尽报错

* - 浮点数精度问题，采用了BigDecimal

* - 按下等于后再次输入字符时实际num1与文本框显示不同步 * - Delete时会删除运算符的问题

* - 正则表达式去多余的0

*

*/

public class MyFrame extends JFrame{

/**

* 声明各个控件，在后面初始化

*/

private JFrame frame;

private JTextField result;

private JButton bt_1;

private JButton bt_2;

private JButton bt_3;

private JButton bt_4;

private JButton bt_5;

private JButton bt_6;

private JButton bt_7;

private JButton bt_8;

private JButton bt_9;

private JButton bt_0;

private JButton bt_equal;

private JButton bt_dot;

private JButton bt_d0;

private JButton bt_plus;

private JButton bt_sub;

private JButton bt_ac;

private JButton bt_del;

private JButton bt_mul;

private JButton bt_div;

private JButton bt_power;

private JButton bt_sqrt;

private JButton bt_lg;

private JButton bt_ln;

/**

* 几个变量，用于计算、判定，存放结构等。

* */

private boolean numflag = false; //标志：是否输入数字

private boolean opflag = false; //标志：是否输入运算操作符

private String txt = null; //显示到文本框里的字符串

private String num_txt = ""; //正在键入的操作数的字符串形式

private String op = " "; //存放输入的运算操作符

private double num1 = 0; //num1和num2用作运算

private double num2 = 0;

private BigDecimal big_num1 = new BigDecimal(Double.toString(0));//解决浮点数的精度问题 private BigDecimal big_num2 = new BigDecimal(Double.toString(0));

/**

* Launch the application.

*/

public static void main(String[] args) {

EventQueue.invokeLater(new Runnable() { //添加到线程队列

public void run() {

try {

MyFrame window = new MyFrame(); //创建对象时初始化控件

window.frame.setVisible(true);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}

/**

* Constructor

*/

public MyFrame() {

initialize();

}

/**

* 初始化控件

*/

public void initialize(){

frame = new JFrame("Java 计算器");

frame.setResizable(false);

frame.setBounds(100, 100, 371+60, 371);

frame.setDefaultCloseOperation(DISPOSE_ON_CLOSE);

frame.getContentPane().setLayout(null);

result = new JTextField(); //----------------------------------------------- result.setFont(new Font("Helvetica", Font.PLAIN, 15)); //

result.setHorizontalAlignment(SwingConstants.RIGHT); //

result.setBounds(29, 28, 308+60, 50); // Initialize 显示结果的文本框的布局 frame.getContentPane().add(result); //

result.setColumns(10); //

result.setText(txt); //-----------------------------------------------

/**

* Number Keyboard Initialize

*/

bt_0 = new JButton("0");

bt_0.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("0");

}

});

bt_0.setBounds(99, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_0);

bt_1 = new JButton("1");

bt_1.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("1");

}

});

bt_1.setBounds(99, 213, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_1);

bt_2 = new JButton("2");

bt_2.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("2");

}

});

bt_2.setBounds(159, 213, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_2);

bt_3 = new JButton("3");

bt_3.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("3");

}

});

bt_3.setBounds(219, 213, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_3);

bt_4 = new JButton("4");

bt_4.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("4");

}

});

bt_4.setBounds(99, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_4);

bt_5 = new JButton("5");

bt_5.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("5");

}

});

bt_5.setBounds(159, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_5);

bt_6 = new JButton("6");

bt_6.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("6");

}

});

bt_6.setBounds(219, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_6);

bt_7 = new JButton("7");

bt_7.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("7");

}

});

bt_7.setBounds(99, 97, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_7);

bt_8 = new JButton("8");

bt_8.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("8");

}

});

bt_8.setBounds(159, 97, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_8);

bt_9 = new JButton("9");

bt_9.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("9");

}

});

bt_9.setBounds(219, 97, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_9);

bt_dot = new JButton(".");

bt_dot.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction(".");

}

});

bt_dot.setFont(new Font("Helvetica", Font.PLAIN, 15));

bt_dot.setBounds(159, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_dot);

bt_d0 = new JButton("00");

bt_d0.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

numBtnAction("0");

numBtnAction("0");

}

});

bt_d0.setBounds(219, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_d0);

/**

* Option Initialize

*/

bt_equal = new JButton("=");

bt_equal.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if(opflag == true){

num2 = Double.parseDouble(num_txt); //如果此时opflag为true的话，证明已经输入运算符，这时候刚输入的数为num2，num1和num2进行运算

big_num2 = new BigDecimal(num_txt);

calc(op);

}

result.setText(subZeroAndDot(Double.toString(big_num1.doubleValue()))); //显示结果。结果存入num1

num_txt = subZeroAndDot(Double.toString(big_num1.doubleV alue()));

}

});

bt_equal.setBounds(339, 213, 50, 110);

frame.getContentPane().add(bt_equal);

bt_plus = new JButton("+");

bt_plus.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("+");

}

});

bt_plus.setBounds(39, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_plus);

bt_sub = new JButton("-");

bt_sub.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("-");

}

});

bt_sub.setBounds(39, 213, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_sub);

bt_mul = new JButton("*");

bt_mul.addActionListener(new ActionListener() { public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("*");

}

});

bt_mul.setBounds(39, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_mul);

bt_div = new JButton("/");

bt_div.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("/");

}

});

bt_div.setBounds(39, 97, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_div);

bt_power = new JButton("pow");

bt_power.addActionListener(new ActionListener() { public void actionPerformed(ActionEvent e) {

opBtnAction("^");

}

});

bt_power.setBounds(279, 97, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_power);

bt_sqrt = new JButton("sqrt");

bt_sqrt.addActionListener(new ActionListener() { public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if (opflag == false) { //只对操作数为num1时有效calc("sqrt");

txt = num_txt;

result.setText(txt);

}

}

});

bt_sqrt.setBounds(279, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_sqrt);

bt_lg = new JButton("lg");

bt_lg.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if (opflag == false) { //只对操作数为num1时有效calc("lg");

txt = subZeroAndDot(num_txt);

result.setText(txt);

}

}

});

bt_lg.setBounds(279, 213, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_lg);

bt_ln = new JButton("ln");

bt_ln.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if (opflag == false) { //只对操作数为num1时有效calc("ln");

txt = subZeroAndDot(num_txt);

result.setText(txt);

}

}

});

bt_ln.setBounds(279, 273, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_ln);

/**

* 功能键 AC：清空和 Del回删两个按键的初始化。

*

* */

bt_ac = new JButton("AC");

bt_ac.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

result.setText(null); //全部运算标志和文本框置为初始状态

txt = null;

numflag = opflag = false;

num1 = num2 = 0;

big_num1 = big_num2 = new BigDecimal(Double.toString(0.0));

num_txt = "";

}

});

bt_ac.setBounds(339, 157, 50, 50);

frame.getContentPane().add(bt_ac);

bt_del = new JButton("Del");

bt_del.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

if(num_txt != "" && num_txt.length() > 0) {

num_txt = num_txt.substring(0, num_txt.length() - 1); //通过截取字符串的方式回删一个字符

}

if(txt != null && txt.length() > 0) {

txt = result.getText(); //文本框的回删，且不能删除运算符

if (txt.charAt(txt.length()-1) == '+' || txt.charAt(txt.length()-1) == '-' || txt.charAt(txt.length()-1) == '*'

|| txt.charAt(txt.length()-1) == '/' || txt.charAt(txt.length()-1) == '^' ) {

}else{

txt = txt.substring(0, txt.length() - 1);

}