计算数学表达式的程序（Java课程设计）

1. 课设团队介绍

团队名称

团队成

员介绍

任务分配

团队成员博客

XQ Warriors

徐维辉
负责计算器数据的算法操作，如平方数、加减乘除，显示历史计算记录
无

邱良厦（组长）
负责计算器的图形设计，把输入和结果显示在最上面的文本框

无

2. 参考代码及博客链接与工具

1）图形界面设计参考：Java Swing界面设计UI（全）_swing ui-CSDN博客

Java Swing界面设计UI（全）_swing ui-CSDN博客

2）使用的查询工具：Chatgpt和文心一言，询问相关操作的实现，查询方法具体使用等

3）文心一言链接：文心一言 (baidu.com) 

Chatgpt镜像：AIchatOS

3. 本项目的git地址

Issues · 则戈/Simple-Calculator - Gitee.com

4. 项目的git提交记录截图

1）邱良厦：

1.图片资源和代码资源分成两个部分

2.添加UI界面设计文件，完善图形界面设计，查看图形界面操作是否有误

3.添加UI程序的图片

2）徐维辉：

1.完成Calculator类，实现了常见的数学算法，完成了一元操作符和二元操作符的相关操作

2.完成历史计算记录记录算法

5. 前期调查相关

想看看是否能通过按钮实现数学表达式的运算，实现图形化界面，制作一个简单计算器。

看bilibili视频：java计算器程序_哔哩哔哩_bilibili

6.项目功能架构图、主要功能流程图

项目功能架构图

主要功能流程图

7. 面向对象设计包图、类图

1.包图：UI包、sumpleculator包、

2.类图：Calulator类、Main类、UI类、HistoryDialog类

8.项目运行截图或屏幕录制

1）运行程序，打开简单计算器的界面

2）操作视频

简单计算机的运算操作

9.项目关键代码分模块描述

1. class UI：创建了窗口、各个面板、文本框，字体对象，添加了各个按钮。

public class UI implements ActionListener {private  JFrame frame;private  JPanel panel;private  JPanel panelSub1;//子面板private  JPanel panelSub2;...private  JTextArea text;//文本框// JButton 数组，存储数字按钮private  JButton button[], butAdd, butMinus, butMultiply, butDivide,butEqual, butCancel, butSquareRoot, butSquare, butOneDividedBy,butCos, butSin, butTan, butXPowerOfY, butLog, butRate, butabs, butBinary, butln;private  Font font;private  Font textFont;...
}

2. init()：设计窗口的的布局，为各个按钮添加字体，给各个子面板流水体布局，把按钮添加到各个子面板，最后把子面板添加到面板，窗口最后在采用面板来实现界面

public void init() {frame.setSize(450, 450);frame.setLocationRelativeTo(null);frame.setResizable(false);frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);for (int i = 0; i < 10; i++) {button[i].setFont(font);}butAdd.setFont(font);butMinus.setFont(font);butMultiply.setFont(font);...panelSub2.add(button[1]);panelSub2.add(button[2]);panelSub2.add(button[3]);//在数字和运算符之间空出一点距离panelSub2.add(Box.createHorizontalStrut(15));panelSub2.add(butAdd);panelSub2.add(butMinus);...for (int i = 0; i < 10; i++) {//添加监听器button[i].addActionListener(this);}butAdd.addActionListener(this);butMinus.addActionListener(this);butMultiply.addActionListener(this);butDivide.addActionListener(this);...panel.add(panelSub2);frame.add(panel);//添加面板frame.setVisible(true);
}

3.  actionPerformed()：点击按钮进行操作时，根据不同的事件源（e.getSource()）执行不同的功能，如果是数字按钮，将对应的值添加到文本框中，并返回，如果是符合按钮，就会进行对应符号的运算

public void actionPerformed(ActionEvent e) {Object source = e.getSource();Double checkNum = null;for (int i = 0; i < 10; i++) {//数字按钮if (source == button[i]) {text.replaceSelection(buttonValue[i]);return;}}if (source == butAdd) {//把数字读出来进行相加write(calc.binCalculate(Calculator.binaryOperatorModes.add, reader()));text.replaceSelection(butAdd.getText());}// 处理减法操作if (source == butMinus) {write(calc.binCalculate(Calculator.binaryOperatorModes.minus, reader()));text.replaceSelection(butMinus.getText());}...
}

4.Calculator类的基本属性和构造函数：主要包含Calculator类的基本属性和构造函数，包括操作数num1、num2，记录运算结果的result，记录当前运算符号的mode，以及记录一元运算和二元运算会用到的list

public enum binaryOperatorModes {normal, add, minus, multiply, divide , xPowerOfY}//一元运算public enum unaryOperatorModes {square, squareRoot, oneDivided, cos, sin, tan, log, rate, abs, ln,}private Double num1, num2;private Double result;//默认状态normalprivate binaryOperatorModes mode = binaryOperatorModes.normal;private List<String> unaryHistory = new ArrayList<>();private List<String> binaryHistory = new ArrayList<>();

5 二元运算模块：包含了二元运算相关的方法。binCalculateImpl方法用于执行实际的二元运算，binCalculate方法是对外的接口，处理用户输入的二元运算。calculateEqual方法用于处理等号操作。将运算结果返回到num1，用于下次运算。保存到result，用于记录的显示

//二元运算的具体实现private Double binCalculateImpl() {if (mode == binaryOperatorModes.normal) {return num2;}if (mode == binaryOperatorModes.add) {if (num2 != 0) {result = num1 + num2;return num1 + num2;}return num1;}if (mode == binaryOperatorModes.minus) {result = num1 - num2;return num1 - num2;}if (mode == binaryOperatorModes.multiply) {result = num1 * num2;return num1 * num2;}if (mode == binaryOperatorModes.divide) {result = num1 / num2;return num1 / num2;}if (mode == binaryOperatorModes.xPowerOfY) {result = Math.pow(num1, num2);return Math.pow(num1, num2);}throw new Error("没有该运算");}// 二元运算的对外接口public Double binCalculate(binaryOperatorModes newMode, Double num) {if (mode == binaryOperatorModes.normal) {num2 = 0.0;num1 = num;mode = newMode;return NaN;} else {Double temp = num1;num2 = num;num1 = binCalculateImpl();mode = newMode;String opr = null;binaryHistory.add("操作数: " + temp + " " + getOperatorSymbol(mode) + " " + num2 + " 结果 " + result);return num1;}}

6.一元运算模块、重置运算器模块：重置计算器，将num1、num2置零，状态mode置为normal
实现简单的一元运算，并且将运算记录保存

 // 重置计算器状态的方法public Double reset() {num2 = 0.0;num1 = 0.0;mode = binaryOperatorModes.normal;//无效字符return NaN;}// 执行单元操作的方法public Double unaryCalculate(unaryOperatorModes newMode, Double num) {if (newMode == unaryOperatorModes.square) {result = num * num;}if (newMode == unaryOperatorModes.squareRoot) {result = Math.sqrt(num);}if (newMode == unaryOperatorModes.oneDivided) {result =  1 / num;}if (newMode == unaryOperatorModes.cos) {result = Math.cos(Math.toRadians(num));}if (newMode == unaryOperatorModes.sin) {result = Math.sin(Math.toRadians(num));}if (newMode == unaryOperatorModes.tan) {if (num == 0 || num % 180 == 0) {result =  0.0;}if (num % 90 == 0 && num % 180 != 0) {result = NaN;}result = Math.tan(Math.toRadians(num));}if (newMode == unaryOperatorModes.log) {result = Math.log10(num);}if (newMode == unaryOperatorModes.ln) {result = Math.log(num);}if (newMode == unaryOperatorModes.rate) {result = num / 100;}if (newMode == unaryOperatorModes.abs){result = Math.abs(num);}unaryHistory.add("表达式: " + getOperatorSymbol(newMode) + "(" + num + ") = " + result);return result;}

7.获取操作符符号模块：将当前的mode转化为其对应的符号字符串，用于写入计算的历史记录中

  public static String getOperatorSymbol(binaryOperatorModes mode) {return switch (mode) {case add -> "+";case minus -> "-";case multiply -> "*";case divide -> "/";case xPowerOfY -> "^";default -> "";};}public static String getOperatorSymbol(unaryOperatorModes mode) {return switch (mode) {case square -> "^";case squareRoot -> "sqrt()";case oneDivided -> "1/x";case cos -> "cos";case sin -> "sin";case tan -> "tan";case log -> "log()";case rate -> "rate()";case abs -> "abs()";case ln -> "ln()";default -> "";};}

10.项目代码扫描结果及改正。

结果：

1.变量命名错误：

将butXPowerOfY改为butXpowerOfY

2.包名命名错误

改为Ui

11. 项目总结（包括不足与展望、想要进一步完成的任务）

1. 不足：

界面布局使用了多个 JPanel 进行组合，没有使用更灵活的布局管理器，如BorderLayout或 GridBagLayout，部分代码重复，没有优化界面布局和颜色。计算器中没有实现小数点功能，不能直接添加小数，操作历史记录没有完全实现，有时候不能记录符号。

2. 展望：

增加支持复数计算、矩阵计算和小数点运算等，可以继续优化界面，使用更灵活的布局管理器,如BorderLayout，优化颜色布局等

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