Java实现简单计算器设计，原理及思路。

一、前言

        写这篇文章，是为了整理下思路，记录下自己的学习记录，Java小白一枚，代码仅供参考，如有不合理之处，请谅解。

二、计算器具体要求

        1.实现输入表达式完成计算（仅支持加减乘除）。

        2.支持正负数小数等运算。

        3.设计计算器界面。

        4.基本错误处理完成。

三、核心思路

        1.表达式处理

                  使用正则表达式判断表达式是否合理，算数表达式的规律，就是一个数后面接着一个运算符然后再接一个数，先暂时不考虑括号的出现问题，例如：1+3/4*3，分离开来就是1+，3/，4*，3。最后一个数字是不跟运算符的所以由这样的思考，我们用正则表达式来写，现在我们来考虑括号问题，我们目前这个部分的目的是实现检测输入的表达式是否合理，所以要考虑括号的位置和数量，但由于我的技术有限，我就采用了很朴素的方法来验证，就是想到什么情况就写什么情况的检测代码，如下图：

public static Boolean kh_pp(String str){
        try {
            int zkh = 0;
            int ykh = 0;
            for (int i =0;i<str.length();i++){
                if (String.valueOf(str.charAt(i)).equals("(")){
                    zkh++;
                } else if (String.valueOf(str.charAt(i)).equals(")")) {
                    ykh++;
                }
            }
            return zkh == ykh;
        }catch (Throwable e2){
            jLabel.setText("括号匹配错误，未知异常！");
            return false;
        }
    }

public static boolean str_pd(String str){
        //先是去掉空格
        //(-1)+4-(-2)
        //表达式处理规则，思路:
        //1.去掉里面所有的左右括号
        //2.表达式一个数字后面必定有个运算符，除了最后一个数后没有运算符，其他都有
        //3.括号数量相同
        //功能要求
        //1.实现多位正或负数的匹配，支持小数
        //2.不允许出现数字以及运算符外的字符
        //3.除数不能为0
        try {
            boolean flag1 = kh_pp(str); // 这里还有个方法是kh_pp用来判断括号的数量是否相等
            boolean flag = false;  //先定义表达式为不合理
            if (str.matches(".*(\\-?\\d+(\\.\\d+)?)?\\(\\).*")){ 
                return flag; // 检测如:1(),()这种情况
            } else if (str.matches(".*\\-?\\d+(\\.\\d+)?\\(.*")) { 
                return flag;  //检测如:1(3+2)这种情况
            } else if (str.matches(".*\\-\\(\\d+(\\.\\d+)?\\).*")) {
                return flag;  //检测如:-(5) 这种写法，应写为(-5)
            }
            str = str.replace(" ",""); // 去掉空格
            str = str.replace("(",""); // 将左右括号全部去掉，例如:(-1)+4-(-2) 变成 -1+4--2
            str = str.replace(")",""); // 
            for (int i =0;i<str.length();i++){
                String now = String.valueOf(str.charAt(i));
                if (!now.matches("[0-9\\+\\-\\*\\/\\(\\)\\.]")){
                    jLabel.setText("表达式错误，含有未知字符！");
                    return flag; // 检测是否有不符合算术表达式的字符
                }
            }
            if (str.matches("(\\-?\\d+(\\.\\d+)?[\\+\\-\\*\\/])+\\-?\\d+(\\.\\d+)?")){ //常规检测 一个数后面跟着一个运算符，最后一个数不跟运算符
                if (str.matches(".*\\/0.*")){ // 检测除数是否为零
                    jLabel.setText("除数不能为0！");
                }else {
                    if (flag1)flag = true;  //如果前面的检测和现在的检测都是true 则将flag改为真
                }
            }
            return flag;
        }catch (Throwable e2){ //检测一切异常，如果出粗就返回false
            jLabel.setText("表达式判断错误，未知异常！");
            return false;
        }
    }

   

        2.把表达式当成字符串处理，先将表达式中的数字和运算符分离。

                这个部分完成的目的是表达式的分割，就是将表达式的数字和运算符分离，需要注意的是：正负数的多位数判断以及小数位数判断，使用while遍历拼接(小数点前后小数点后原理一样，就是遍历)。负数和正数为两种检测情况，所以分开写（其实是一开始没想到，后面写的OvO），此功能模块的返回值是一个分割后的列表，比如：(-6)/(-6)+(3-5)/2 ——》》["-6","/","-6","+","(","3","-","5",")","/","2"]，为什么“(-6)”的括号不见了，是因为在代码最后做了处理，去掉了包裹着负数的括号，因为这些括号并不是优先级的括号，所以去掉。

具体代码如下：

public static List<String> str_fg(String str1){
        //创建一个字符列表用来存储分割后的字符串表达式
        //防止用书输入诸如(-1)+(-4)-5+((-6)/(-6)) 无用括号太多 去掉非优先级括号 也就是负数旁的括号
        String str = str1;