Java课程设计——简易计算器

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

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

3.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。

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();
  }
}