Java语言课程设计——简易计算器（详细含报告和源代码）

原创 2022-12-31 14:27:56 5.7w 阅读 AI写同款

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Java基础

IT_WEH_coder

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AI摘要

本文介绍了使用Java Swing开发简易计算器的过程，包括功能需求、设计目的、系统运行结构和代码实现。计算器能进行加、减、乘、除四则运算，具备数字输入、运算符选择、结果展示和清除功能。代码中详细展示了事件监听器的编写，以及计算逻辑的实现。

欢迎来到<IT_WEH_coder>的博客。我是小魏，一名普通的在校大学生。希望大家多多关照，我们一起成长一起进步，也希望大家多多支持我鸭，喜欢我就给我一个关注吧！

题目：简易计算器
使用Java Swing图形组件开发一个可以进行简单的四则运算的图形化计算器。

1.系统简介

1.1设计背景

随着人们物质生活水平的日益提高，人们对高质量的计算提出了更高的要求。当今世界，是云计算的生活和物联网发展和使用阶段，计算性能的高低和计算的效率直接影响到了人们的生活。对此，使用Java语言开发出一个为人们生活带来便利的计算器，主要完成对数据的高效计算。该系统实现了加、减、乘、除的四则运算。

1.2开发工具及环境

（1）开发工具及介绍
Eclipse是Java集成开发环境（IDE）来使用，也是一个开放源代码的软件开发项目，专注于为高度集成的工具开发提供了一个全功能的、具有商业品质的工业平台。它主要由Eclipse项目、Eclipse工具项目和Eclipse技术项目三个项目组成，具体包括四个部分——Eclipse Platform、 JDT、CDT和PDF。
（2）开发环境：window10系统、eclipse2020.1.7、JDK15.0.2。

2.系统分析与设计

2.1设计目的

使用Java Swing的GUI图形用户界面编程设计并编写一个简易计算器程序，用户通过鼠标或者键盘操作输入参加运算的数值和运算符，要求能进行简单的四则运算。

2.2功能需求

使用图形用户界面，设计一个简易计算器，用户可以通过鼠标依次输入参加计算的数值，进行加减乘除等混合运算，即实现以下功能：
（1）单击“计算器”上的数字按钮（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）可以设置参与计算的运算数。
（2）单击“计算器”上的运算符按钮（+，—，*，/）可以选择运算符号。
（3）单击“计算器”的“=”按钮宣示计算结果。
（4）单击“清除”按钮将文本框中的内容进行清零。

2.3系统运行结构图

一个简单的图形化界面计算器，需要由界面组件、组件的时间监听器和具体的事件处理逻辑组成，如图2-1所示。实现一个简易图形化界面计算器可分以下几个步骤：
（1）创建普通Java项目（引入版本为15.0.2的jdk）
（2）UI组件的创建和初始化
（3）在窗体中添加UI组件
（4）添加事件响应逻辑
（5）计算逻辑的实现
（6）注册监听器
在这里插入图片描述

2.4系统功能代码设计

2.4.1包和类的说明

package cn //包
public class E_calculator //自定义主类
class Listener //自定义Listener类中编写的是数字键的响应逻辑
class Listener_clear //自定义Listener_clear类中编写清除键的响应逻辑
class Listener_xiaos //自定义Listener_xiaos类中编写的是小数点键的相应逻辑
class Listener_dy //自定义Listener_dy类中编写的是等于号键的响应逻辑

2.4.2简易计算器的源代码清单

（1）导入组件

import java.util.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import javax.script.*;
import java.awt.event.*;
import java.math.BigDecimal;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

（2）创建Listener类的部分代码

/* Listener类中编写的是数字键的响应逻辑*/
		class Listener implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent test) {
				String ss = ((JButton) test.getSource()).getText();
				st = (JButton) test.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_1 == 1) {
					if (i_3 == 1) {
						str1 = "";
						i_5 = 1;
					}
					str1 = str1 + ss;
					i_3 = i_3 + 1;
					TextField.setText(str1);
				} else if (i_1 == 2) {
					if (i_4 == 1) {
						str2 = "";
						i_5 = 1;
					}
					str2 = str2 + ss;
					i_4 = i_4 + 1;
					TextField.setText(str2);
				}
			}
		}

（3）创建 Listener_signal类的部分代码

	/* Listener_signal类中编写了运算符号键的响应逻辑 */
		class Listener_signal implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String ss2 = ((JButton) e.getSource()).getText();
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_2 == 1) {
					i_1 = 2;
					i_5 = 1;
					signal = ss2;
					i_2 = i_2 + 1;
				} else {
					int a = vt.size();
					JButton c = (JButton) vt.get(a - 2);
					if (!(c.getText().equals("+")) && !(c.getText().equals("—")) && !(c.getText().equals("*"))&& !(c.getText().equals("/"))) {
						cal();
						str1 = result;
						i_1 = 2;
						i_5 = 1;
						i_4 = 1;
						signal = ss2;
					}
					i_2 = i_2 + 1;
				}
			}
		}

（4）创建Listener_clear类的部分代码

/*Listener_clear类中编写了清除键的响应逻辑*/
		class Listener_clear implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent test) {
				st = (JButton) test.getSource();
				vt.add(st);
				i_5 = 1;
				i_2 = 1;
				i_1 = 1;
				i_3 = 1;
				i_4 = 1;
				str1 = "0";
				str2 = "0";
				signal = "";
				result = "";
				TextField.setText(result);
				vt.clear();
			}
		}

（5）创建Listener_dy类的部分代码

/*Listener_dy类中编写的是等于号键的响应逻辑*/
		class Listener_dy implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				cal();
				i_1 = 1;
				i_2 = 1;
				i_3 = 1;
				i_4 = 1;
				str1 = result;
			}
		}

（6）创建Listener_xiaos类的部分代码

	/*Listener_xiaos类中编写的是小数点键的相应逻辑*/
		class Listener_xiaos implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_5 == 1) {
					String ss2 = ((JButton) e.getSource()).getText();
					if (i_1 == 1) {
						if (i_3 == 1) {
							str1 = "";
							i_5 = 1;
						}
						str1 = str1 + ss2;
						i_3 = i_3 + 1;
						TextField.setText(str1);
					} else if (i_1 == 2) {
						if (i_4 == 1) {
							str2 = "";
							i_5 = 1;
						}
						str2 = str2 + ss2;
						i_4 = i_4 + 1;
						TextField.setText(str2);
					}
				}
				i_5 = i_5 + 1;
			}
		}

（7）创建cal()方法的部分代码

public void cal() {
		double a2,b2;	//定义两个变量a2,b2
		String c = signal;
		double result2 = 0;		//初始化
		if (c.equals("")) {
			TextField.setText("Please input operator");
		} else {
			if (str1.equals("."))
				str1 = "0.0";
			if (str2.equals("."))
				str2 = "0.0";
			a2 = Double.valueOf(str1).doubleValue();
			b2 = Double.valueOf(str2).doubleValue();
			if (c.equals("+")) {
				result2 = a2 + b2;
			}
			if (c.equals("—")) {
				result2 = a2 - b2;
			}
			if (c.equals("*")) {
				BigDecimal m1 = new BigDecimal(Double.toString(a2));
				BigDecimal m2 = new BigDecimal(Double.toString(b2));
   				 //乘法运算,只需导入组件（import  java.math.BigDecimal）
				result2 = m1.multiply(m2).doubleValue();	
			}
			if (c.equals("/")) {
				if (b2 == 0) {
					result2 = 0;
				} else {
					result2 = a2 / b2;
				}
			}
			result = ((new Double(result2)).toString());
			TextField.setText(result);
		}
	}

3.系统调试

3.1编写源程序界面

简易计算器的运行界面，如图3-1所示。
在这里插入图片描述

3.2测试用例

（1）清除当前输入的数据或符号，例如：计算9+10，输出结果为19。
（2）清除当前输入的数据或符号，例如：计算9-10，输出结果为-1。
（3）清除当前输入的数据或符号，例如：计算9*10，输出结果为90。
（4）清除当前输入的数据或符号，例如：计算9/10，输出结果为0.9。

3.3运行结果

（1）输入9和10，进行加法运算，如图3-2和图3-3所示。
在这里插入图片描述
（2）输入9和10，进行减法运算，如图3-4和图3-5所示。

（3）输入9和10，进行乘法运算，如图3-6和图3-7所示
在这里插入图片描述
（4）输入9和10，进行除法运算，如图3-8和图3-9所示。

4.设计总结

在我看来，课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，当今计算机的应用在生活中可以说得是无处不在。
在实践中我遇到许多的问题，通过网上的交流，和同学的帮助，最终我成功的完成了这次课程设计。从中我充分理解了Java面对对象的特性，并体会到Java与C语言的不同之处。只有多动手，经常编写程序，才能发现我们学习上的漏洞和自己的不足，并在实践中解决这些问题，不断提高自己转化知识的能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，单纯理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次编写的程序大部分是通过调用各包中的方法来实现的，这也让我充分理解了包和类之间的关系。
由于这次编写的程序相对比较复杂，会遇到很多小问题，比如说:如何保存输入的数字和下一个数进行加、减、乘、除运算。此次课程设计让我们更了解熟悉Java中的图形用户界面和它的编程方式。在完成课题的过程中，翻阅了很多关于Java语言开发的书籍，不断地充实了自己，学习到了很多以前没有学习到的知识，收获很大。Java 计算器设计使得我们对所学的专业课有了更为深刻的认识，使得知识得到了巩固和提高。
通过编写这个相对复杂的程序，让我认识解决实际问题前应现建立模型，再通过建立的模型使问题简单化，从而解决问题。
今后，我将会继续前进；我相信，只要有信心，人永远不会挫败！

附录：简易计算器源代码

package cn;
import java.util.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import javax.script.*;
import java.awt.event.*;
import java.math.BigDecimal;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

/*创建主类E_calculator*/
public class E_calculator {
	JButton st;	 // st的作用类似于寄存器
	/* 以下i_1至i_5为状态开关 */
	int i_1 = 1;
	int i_2 = 1; 	// 开关2用于记录符号键的次数
	int i_3 = 1; 	// 开关3用于标识 str1 是否可以被清 0
	int i_4 = 1; 	// 开关4用于标识 str2 是否可以被清 0
	int i_5 = 1;	 // 开关5用于控制小数点可否被录入
	String str1 = "0";	 // 操作数1，为了程序的安全，初值设置为0
	String str2 = "0"; 	// 操作数2
	String signal = "+";	 // 运算符
	String result = ""; 	// 运算结果
	Vector vt = new Vector(20, 20);
// 创建一个 JFrame 对象并初始化
	JFrame frame = new JFrame("简易计算器"); 
// JTextField用于显示操作和计算结果的文本框
JTextField TextField = new JTextField(result, 30); 
	JButton clear_Button = new JButton("清 除"); 	// 清除按钮
	/* 数字键0到9 */
	JButton button0 = new JButton("0");
	JButton button1 = new JButton("1");
	JButton button2 = new JButton("2");
	JButton button3 = new JButton("3");
	JButton button4 = new JButton("4");
	JButton button5 = new JButton("5");
	JButton button6 = new JButton("6");
	JButton button7 = new JButton("7");
	JButton button8 = new JButton("8");
	JButton button9 = new JButton("9");
	// 计算命令按钮，加减乘除以及小数点等
	JButton button_jia = new JButton("+");
	JButton button_jian = new JButton("—");
	JButton button_cheng = new JButton("*");
	JButton button_chu = new JButton("/");
	JButton button_dy = new JButton("=");
	JButton button_Dian = new JButton(".");
//创建E_calculator()方法中编写数字键的响应逻辑
	public E_calculator() {
		button0.setMnemonic(KeyEvent.VK_0);
		TextField.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);
		JPanel panel = new JPanel();// 创建一个 Jpanel 对象并初始化
// 设置该容器的布局为四行四列，边距为10像素
		panel.setLayout(new GridLayout(4, 4, 10, 10));
		panel.setSize(500, 800);
		panel.setBackground(Color.gray); 	// 设置背景颜色为灰色
		/* 将用于计算的按钮添加到容器内 */
		panel.add(button7);
		panel.add(button8);
		panel.add(button9);
		panel.add(button_cheng);
		panel.add(button4);
		panel.add(button5);
		panel.add(button6);
		panel.add(button_chu);
		panel.add(button1);
		panel.add(button2);
		panel.add(button3);
		panel.add(button_jian);
		panel.add(button0);
		panel.add(button_Dian);
		panel.add(button_dy);
		panel.add(button_jia);
// 设置panel对象的边距为16
		panel.setBorder(BorderFactory.createEmptyBorder(16, 16, 16, 16));						JPanel panel2 = new JPanel();	// 按照同样的方式设置第二个JPanel
		panel2.add(TextField, BorderLayout.WEST);
		panel2.add(clear_Button, BorderLayout.EAST);
		frame.setLocation(400, 200);		// 设置主窗口出现在屏幕上的位置
		frame.setResizable(true);		// 设置窗体可以调大小
		frame.getContentPane().setLayout(new BorderLayout());
		// 窗体中可以放置 JPanel，这里我们将面板panel和面板panel2让如窗体
		frame.getContentPane().add(panel2, BorderLayout.NORTH);
		frame.getContentPane().add(panel, BorderLayout.CENTER);
		frame.pack();
		frame.setVisible(true);

		/* Listener类中编写的是数字键的响应逻辑*/
		class Listener implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent test) {
				String ss = ((JButton) test.getSource()).getText();
				st = (JButton) test.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_1 == 1) {
					if (i_3 == 1) {
						str1 = "";
						i_5 = 1;
					}
					str1 = str1 + ss;
					i_3 = i_3 + 1;
					TextField.setText(str1);
				} else if (i_1 == 2) {
					if (i_4 == 1) {
						str2 = "";
						i_5 = 1;
					}
					str2 = str2 + ss;
					i_4 = i_4 + 1;
					TextField.setText(str2);
				}
			}
		}

		/* Listener_signal类中编写了运算符号键的响应逻辑 */
		class Listener_signal implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String ss2 = ((JButton) e.getSource()).getText();
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_2 == 1) {
					i_1 = 2;
					i_5 = 1;
					signal = ss2;
					i_2 = i_2 + 1;
				} else {
					int a = vt.size();
					JButton c = (JButton) vt.get(a - 2);
					if (!(c.getText().equals("+")) && !(c.getText().equals("—")) 						&& !(c.getText().equals("*"))&& !(c.getText().equals("/"))) {
						cal();
						str1 = result;
						i_1 = 2;
						i_5 = 1;
						i_4 = 1;
						signal = ss2;
					}
					i_2 = i_2 + 1;
				}
			}
		}

		/*Listener_clear类中编写了清除键的响应逻辑*/
		class Listener_clear implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent test) {
				st = (JButton) test.getSource();
				vt.add(st);
				i_5 = 1;
				i_2 = 1;
				i_1 = 1;
				i_3 = 1;
				i_4 = 1;
				str1 = "0";
				str2 = "0";
				signal = "";
				result = "";
				TextField.setText(result);
				vt.clear();
			}
		}

		/*Listener_dy类中编写的是等于号键的响应逻辑*/
		class Listener_dy implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				cal();
				i_1 = 1;
				i_2 = 1;
				i_3 = 1;
				i_4 = 1;
				str1 = result;
			}
		}

		/*Listener_xiaos类中编写的是小数点键的相应逻辑*/
		class Listener_xiaos implements ActionListener {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				st = (JButton) e.getSource();
				vt.add(st);
				if (i_5 == 1) {
					String ss2 = ((JButton) e.getSource()).getText();
					if (i_1 == 1) {
						if (i_3 == 1) {
							str1 = "";
							i_5 = 1;
						}
						str1 = str1 + ss2;
						i_3 = i_3 + 1;
						TextField.setText(str1);
					} else if (i_1 == 2) {
						if (i_4 == 1) {
							str2 = "";
							i_5 = 1;
						}
						str2 = str2 + ss2;
						i_4 = i_4 + 1;
						TextField.setText(str2);
					}
				}
				i_5 = i_5 + 1;
			}
		}
		// 监听等于键
		Listener_dy jt_dy = new Listener_dy();
		// 监听数字键
		Listener jt = new Listener();
		// 监听符号键
		Listener_signal jt_signal = new Listener_signal();
		// 监听清除键
		Listener_clear jt_c = new Listener_clear();
		// 监听小数点键
		Listener_xiaos jt_xs = new Listener_xiaos();
		button7.addActionListener(jt);
		button8.addActionListener(jt);
		button9.addActionListener(jt);
		button_chu.addActionListener(jt_signal);
		button4.addActionListener(jt);
		button5.addActionListener(jt);
		button6.addActionListener(jt);
		button_cheng.addActionListener(jt_signal);
		button1.addActionListener(jt);
		button2.addActionListener(jt);
		button3.addActionListener(jt);
		button_jian.addActionListener(jt_signal);
		button0.addActionListener(jt);
		button_Dian.addActionListener(jt_xs);
		button_dy.addActionListener(jt_dy);
		button_jia.addActionListener(jt_signal);
		clear_Button.addActionListener(jt_c);
		// 窗体关闭事件的响应程序
		frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
			public void windowClosing(WindowEvent e) {
				System.exit(0);
			}
		});
	}
	// cal()方法中编写了计算逻辑的实现。
	public void cal() {
		double a2,b2;	//定义两个变量a2,b2
		String c = signal;
		double result2 = 0;		//初始化
		if (c.equals("")) {
			TextField.setText("Please input operator");
		} else {
			if (str1.equals("."))
				str1 = "0.0";
			if (str2.equals("."))
				str2 = "0.0";
			a2 = Double.valueOf(str1).doubleValue();
			b2 = Double.valueOf(str2).doubleValue();
			if (c.equals("+")) {
				result2 = a2 + b2;
			}
			if (c.equals("—")) {
				result2 = a2 - b2;
			}
			if (c.equals("*")) {
				BigDecimal m1 = new BigDecimal(Double.toString(a2));
				BigDecimal m2 = new BigDecimal(Double.toString(b2));
   				 //乘法运算,只需导入组件（import  java.math.BigDecimal）
				result2 = m1.multiply(m2).doubleValue();	
			}
			if (c.equals("/")) {
				if (b2 == 0) {
					result2 = 0;
				} else {
					result2 = a2 / b2;
				}
			}
			result = ((new Double(result2)).toString());
			TextField.setText(result);
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		E_calculator CT = new E_calculator();
	}
}