Java语言GUI实现计算器

Java语言GUI实现计算器以及源代码

一、 设计分析
1.1任务及其目的
设计一个计算器应用程序，完成复杂的科学运算。设计的计算器应用程序可以完成加法、减法、乘法、除法和科学函数运算。且有小数点、正负号、求倒数、退格和清零等功能。用鼠标点击相应的数字键和运算符号键，然后点击=按钮。窗口上方的文本框将会显示计算出来的结果，如果未显示说明输入的表达式有误。要将文本框清零，科单击清零按钮。
1.2设计思路
实现主要分为两部分：

1. 编写能实现简单四则运算的类（BaseCalcucator.class）
   将传入的中缀表达式转化为逆波兰表达式，在进行计算。
2. 编写进行科学计算的类（SceneCalculator.class）
   将传入的式子进行相应的科学计算，并用计算出来的结果进行替代掉进行科学计算的式子。
   二，程序结构
   1、程序流程如下图
   
   图2.1程序流程图
   2、程序界面
   
   图2.2程序界面图
   控件
   1.文本框TextArea：text用于显示当前计算的式子，recordArea用于显示过去计算的式子,mermoryArea用于显示计算器“寄存器”中的值。
   2.功能Button：record和mermor用于在历史记录和“寄存器”之间进行切换。
   3.数字Button：0-9.小数点
   4.运算符Button：+ - * / ( ) =
   5.计算器基本Button：←用于退格，c用于清空mathNow、recordArea、mermoryArea
   6.科学运算符Button::(15个)
   sin,cos,tan,ln,log,e,π,1/x, x2，x3， , x!,√, ,|x|,
   7.切换Button：Deg代表角度制，Rad代表弧度制。通过点击Deg实现角度制与弧度制之间的切换
   成员变量
   1．private String mathPast=” ”,用于存储上次运算的式子
   2.private String mathNow =” ”，用于存储现在运算的式子
   3.private String showNow=” ”,用于存储显示在文本框的式子
   4.private String m;用于存储使用计算器寄存器的数
   5.private String restult=””;用于计算出来的结果
   6.pivate String temp=””,用于暂时存储的数字
   7.private int TrigCalculMethod=0;(默认设置为0，进行角度制运算)
   TrigCalculMethod=0,进行角度制运算，TrigCalculMethod=1,进行弧度制运算
   8.private int equal_flag=0;进行等号按钮的标记（及刚刚是否进行了一次运算）
   equal_flag=0,及刚刚没有进行运算，equal_flag=1,代表刚刚进行了一次运算

三、 各模块的功能及程序说明
3.1 Calcuator主类模块
3.1.1 初始化特殊函数按钮
由于JButton 按钮上无法显示出x2，x3， ， ，所以图片粘贴的办法，将相应的函数图片粘贴到按钮的表面。,

//创建x的平方，x的三次方，x的y次方，x开y次方按钮
    ImageIcon squareimg = new ImageIcon("src\\Calcuator\\x的平方.png");// 创建图片对象
    ImageIcon cubeimg = new ImageIcon("src\\Calcuator\\x的三次方.png");// 创建图片对象
    ImageIcon powerimg = new ImageIcon("src\\Calcuator\\x的y次方.png");// 创建图片对象
    ImageIcon readicationimg = new ImageIcon("src\\Calcuator\\x开y次方.png");// 创建图片对象

    Image squareimage = squareimg.getImage();
    Image cubeimage = cubeimg.getImage();
    Image powerimage = powerimg.getImage();
    Image readicationimage = readicationimg.getImage();

    //为把它缩小点，先要取出这个Icon的image ,然后缩放到合适的大小
    Image squaresmallImage = squareimage.getScaledInstance(25,25,Image.SCALE_FAST);
    Image cubesmallImage = cubeimage.getScaledInstance(25,25,Image.SCALE_FAST);
    Image powersmallImage = powerimage.getScaledInstance(25,25,Image.SCALE_FAST);
    Image readictionsmallImage = readicationimage.getScaledInstance(30,30,Image.SCALE_FAST);

    //再由修改后的Image来生成合适的Icon;
    //***Image对象创建ImageIcon对象,可查阅ImageIcon的构造方法***
    ImageIcon smallIcon  = new ImageIcon(squaresmallImage);
    ImageIcon cmallIcon = new ImageIcon(cubesmallImage);
    ImageIcon pmallIcon = new ImageIcon(powersmallImage);
    ImageIcon rmallIcon = new ImageIcon(readictionsmallImage);

    JButton squarebuttion=new JButton(smallIcon);
    JButton cubebuttion=new JButton(cmallIcon);
    JButton powerbuttion=new JButton(pmallIcon);
    JButton readictionbuttion=new JButton(rmallIcon);

  图3.1.1 特殊函数按钮初始化代码图

3.1.2 初始化计算器的界面

使用构造法，进行计算器开始界面的设计。

public Calcuator (){
   
    super("计算器");
    this.setBounds(400, 250, 900, 680);
 //设置窗体图片
//    this.setIconImage(walkpaperimage);

    this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
     //设置窗体的布局形式
GridBagLayout gr=new GridBagLayout();
GridBagConstraints gc=new GridBagConstraints();
    //设置窗体布局
         this.setLayout(gr);
  
    //创建模板
     JPanel jp1 = createPanel1();
     JPanel jp2 = createPanel2();
     
     //对整个窗体进行网格包布局 jp1,jp4
     gc.weightx=90;gc.weighty=68;gc.fill=GridBagConstraints.BOTH;
     gc.gridwidth=7;gc.gridheight=10;

     gc.gridx=0;gc.gridy=0;
     gr.setConstraints(jp1,gc);
     this.add(jp1);
     gc.gridwidth=3;gc.gridheight=10;
     gc.gridx=7;gc.gridy=0;
     gr.setConstraints(jp2,gc);
     this.add(jp2);
     this.setVisible(true);
         }

图3.1.2构造计算器开始界面

设计思路：
1、 将计算器开始窗口划分为两个左右大面板。左边的面板放置用于显示的文本域和按钮，右边的面板用于放置历史记录按钮和内存按钮及其对应的文本域.。然后采用网格包布局管理器，进行分配比例和布局。
2、 （方法createPanel1（））在左边的大面板中再创建两个面板。将文本域放置在一个面板，按钮也放置在单独的一个面板。然后采用边界布局，将文本域所在的面板放置大面板的North，按钮所在的面板放置在Center。在按钮所在的面板中采用网格布局放置每一个按钮，然后实例化监听类（ButtonAction）的对象（ba），并在每一个按钮上添加监听对象（ba）。
3、 （方法 createPanel2()）在右边的大面板中同样创建两个面板。一个放置历史记录按钮和内存按钮，一个放置对应的文本域。也是采用边界布局，将按钮所在的面板置于North，将文本域的面板置于Center。放置文本域的面板再采用卡片布局，放置不同按钮对应的文本域。

3.1.3 监听类（ButtonAction）的设置
用Plantuml绘制监听类的原理如下：
代码与原理图有所出入，不过大致原理是一样的。
3.1.3 监听类原理图
设计思路
1、 将计算器所有按钮（除去Degr、历史记录、内存）的监听编写在一个类中。
2、 把计算器的按钮分为四个类型：常量型、运算符、函数型、功能。并设计对应的四个模块。点击按钮则运行对应模块。

3.2 ScienCalcuator类
把要进行计算的表达式转入到ScienCalcuator类，进行科学运算，并计算出来的结果替代相应的字符。最后得到没有科学运算符的字符串，再将其传入BaseCalcuator中。
3.2.1 对计算式进行预处理
去掉 math 中的空格，替换 π，替换自然指数 e
3.2.1 计算式的预处理
3.2.2 pow运算（”^”）
获取^左右两边的参数进行Math.pow计算，如果参数是表达式，需要调用fScienCalcuator方法，然后用结算结果替换科学运算式部分。
大致原理如下图：

String fPower(String con_str) {
   
        while (con_str.contains("^")) {
   

            //1.中间寻找的点
            int midIndex = con_str.lastIndexOf("^");

            //2.获取左边参数
            dou