计算器java课程设计.doc

《面向对象程序设计》
课程设计报告

课程设计题目：计算器
学生姓名 ：李婉如
专 业：信息管理与信息系统
班 级 ：1424603
指导教师 ：司红伟

2016年 5 月 25 日

一、课设任务及要求
1）课设任务：  
⑴设计的计算器应用程序可以完成加法、减法、乘法、除法以及取余运算（可以进行浮点数和负数的运算）。
⑵有求倒数、退格和清零功能。
2）创新要求：
能进行正切、余弦，以及求平方根、指数 （包括对e）、自然对数运算。
3）设计要求
①设计的计算器应用程序可以完成加法、减法、乘法、除法和取余运算。且有小数点、正负号、求倒数、退格和清零功能。
②课程设计可选用Eclipse、JBuilder、NetBeans等作为开发平台以提高开发效率，通过资料查阅和学习尽可能熟练掌握其中一种集成开发环境。
③认真按时完成课程设计报告，课程设计报告内容包括：设计任务与要求、需求分析、设计思路、详细设计、运行调试与分析讨论和设计体会与小结六个部分。

二、设计思路

⑴本应用程序继承自框架类（JFrame），容器Container c采用BorderLayout边缘布局，将单行文本框加入到“North”区域，包含各种按钮的面板JPanel p加入到”Center”区域。包含各种按钮的面板JPanel p 采用3行6列的网格布局，然后将数字按钮和运算符按钮以及控制按钮用一个for循环添加到面板中同时注册按钮事件监听器。如：
Button b=new Button();
b.addActionListener(事件监听器)；
⑵事件监听器中的事件处理方法void actionPerformed(ActionEvent evt)完成主要的按钮事件的处理。事件处理分以下几种情况：数字按钮事件（”0”，”1”，”2”…”8”，”9”）、运算符按钮事件（”+”，”－“，”*”，”/”，”%”）、正负号按钮事件（”+/-“）、小数点按钮事件（”.”）、等号按钮事件（”＝”）、求倒按钮事件（”求倒”）、退格按钮事件（”退格”）、清除按钮事件(“C”) 、正切（tan）、余弦（cos），以及求平方根（sqrt）、指数 （pow）、对e的指数（exp）、对数运算（log）。
⑶在事件处理，触发按钮事件时，先判断是或是数字是或是“-/+”是或是“.”，是的话就将负号“-” 、数字、小数点“.”分别写入文本框并存放在sum中，然后判断是或是“退格”、“求倒”等，是的话进行相应的处理，都不是的话则跳到doOperation()执行运算同时将运算符存放在preOperater中。触发按钮事件时，要进一步分析，是重新开始计算时触发的按钮事件还是计算中间触发的按钮事件。
⑷计算器完成的是一个数学表达式，如：3＋2，所以可以采用一个数组来存储数字或字符，如3，＋，2分别存储在数组中，最后运算时，可以一一取出来进行运算。
⑸利用按钮设计计算器的各个运算符和操作符，通过按钮的事件处理实现按钮计算功能。
⑹利用文本框显示操作数和运算结果。

三、详细设计
⑴、功能实现：
①加减乘除求余以及指数运算
void doOperation(){
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if(preOperater.equals("")) sum=m; //无前一操作，结果为刚输入数
//将结果与文本框中的数据按照前一个运算符运算
if(preOperater.equals("+")) sum=sum+m; //加法运算
if(preOperater.equals("-")) sum=sum-m; //减法运算
if(preOperater.equals("*")) sum=sum*m; //乘法运算
if(preOperater.equals("/")) sum=sum/m; //除法运算
if(preOperater.equals("%")) sum=sum%m; //求余
if(preOperater.equals("pow")) sum=Math.pow(sum, m); //求幂，指数运算
}
②其他运算
Ⅰ、求平方根
Void sqrt（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能开根号");
else
x.setText(""+Math.sqrt(m));
}
Ⅱ、对数运算
Void log（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能进行自然对数运算");
else
x.setText(""+Math.log(m));
}
Ⅲ、余弦运算
Void cos（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.cos(m));
}
Ⅳ、正切运算
Void tan（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.tan(m));
}
Ⅴ、e的指数运算
Void exp（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.exp(m));
}
Ⅵ、倒数运算
Void daoshu（）{
if (Double.parseDouble(x.getText())==0)
x.setText("除数不能为零");
else{
x.setText(""+1/(Double.parseDouble(x.getText())));
preOperater="";
}
}
③主要方法说明
public cos(double x) //求x的余弦函数
public tan (double x) //求x的正切函数
public sqrt(double x) //求x的平方根
public log (double x) //求x的自然对数运算
public exp (double x) //求e的x次幂
public pow (double a，double b) //求a的b次幂
public daoshu (double x) //求x的倒数
⑵、算法思路：
这是一个简单的计算器，里面所涉及到的功能就是加、减、乘、除、等基本功能。在输入数据之后Character.isDigit(Command.charAt(0))判断输入的数据是否符合要求。不符合要求给出提示，符合要求以后将判断点击的运算符，执行相应的操作。
对于单运算操作要进一步判断是否符合要求，如果是就进入下步计算，如果不是就弹出相应的提示： “负数不能开根号"； "除数不能为零"；用try….catch捕获异常,如果有异常则中止活动。在进行开方（sqrt）运算时，如果输入数为负数，则弹出"负数不能开根号"，中止运算。在进行自然对数运算时（log）如果输入数为负数，则弹出"负数不能进行自然对数运算”。在进行三角函数运算时（cos、tan）不必考虑输入的数字是否符合规范，对于任意输入的数函数本身有一个判断的过程，都能把输入的数转化为合适的范围，进而得到正确的结果。对于加减乘除等双运算操作，每个功能都由每一个模块来实现，当按下加按钮时，进行相应的加法操作，这一块对相应的操作数没有要求；当点击减号时，则进行减法操作，由jTextField.getText()得到数字按钮的值显示在相应的文本框中；乘法操作在点击一个操作数然后点击乘号再点击另一个时得出相应的结果显示在文本框中；在作除法运算时，当被除数点击为零时，调用catch进行异常处理，弹出“Infinity”。
⑶、数据分析
在事件处理，触发按钮事件时，先判断是或是数字是或是“-/+”是或是“.”，是的话就将负号“-” 、数字、小数点“.”分别写入文本框并存放在sum中，然后判断是或是“退格”、“求倒”等，是的话进行相应的处理，都不是的话则跳到doOperation()执行运算同时将运算符存放在preOperater中。触发按钮事件时，要进一步分析，是重新开始计算时触发的按钮事件还是计算中间触发的按钮事件。

⑷、程序代码
import java.util.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
public class Calculater extends JFrame implements ActionListener{
JTextField x; //文本框
String preOperater=""; //上一次的运算符
double sum=0; //运算结果
public Calculater(String title){
super(title);
Container c=getContentPane(); //容器
c.setLayout(new BorderLayout()); //容器采用边缘布局
x=new JTextField(50);
c.add("North",x);
String buttoned[]={"0","1","2","3","+/-",".","C","退格","求倒","4","5","6","7","+","-","*","/","%","8","9","=","sqrt","pow","log","cos","tan","exp"};
JPanel p=new JPanel(); //面板
p.setLayout(new GridLayout(3,9,10,10)); //面板采用行列数3，6的网格布局
for(int k=0;k<buttoned.length;k++) { //用一个for循环将按钮添加进面板并注册监听器
JButton b=new JButton(buttoned[k]);
p.add(b);
b.addActionListener(this);
}
c.add("Center",p);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
}
//响应用户事件，根据点击按钮实现相关操作
public void actionPerformed(ActionEvent e){
String Command=e.getActionCommand();
try{
if(Character.isDigit(Command.charAt(0))){ //如果按钮事件为数字键
x.setText(x.getText()+Command); //添加数字
}
else if(Command.equals(".")){ //如果按钮事件为"."键
xiaoshu();
}
else if(Command.equals("+/-")) { //如果按钮事件为"+/-"键
fuhao();
}
else if (Command.equals("退格")){ //如果按钮事件为"退格"键
backspace();
}
else if(Command.equals("=")){ //如果按钮事件为"="键
dengyu();
}
else if(Command.equals("sqrt")){ //如果按钮事件为"sqrt"键
sqrt();
}
else if(Command.equals("log")){ //如果按钮事件为"log"键
log();
}
else if(Command.equals("cos")){ //如果按钮事件为"cos"键
cos();
}
else if(Command.equals("tan")){ //如果按钮事件为"tan"键
tan();
}
else if(Command.equals("exp")){ //如果按钮事件为"exp"键
exp();
}
else if (Command.equals("求倒")) { //如果按钮事件为"求倒"键
qiudao();
}
else if(Command.equals("C")){ //如果按钮事件为"C"键
clear();
}
else { doOperation(); //记录运算符和输入的数字
x.setText("");
preOperater=Command;
}
}catch(Exception ex) {sum=0; x.setText("");}
}
void xiaoshu(){ //添加小数点
String s=x.getText();
if(s.indexOf(".")==-1)
x.setText(s+".");
}
void fuhao(){ //添加负号
String s=x.getText();
if(s.indexOf("-")==-1)
x.setText("-"+x.getText());
}
void backspace(){ //退格
String s=x.getText();
if(s.length()>0)
x.setText(s.substring(0,s.length()-1)); //删除最后一个字符
}
void dengyu(){ //等号，显示计算结果
doOperation();
x.setText(""+sum);
preOperater="";
}
void sqrt(){ //求该数的平方根
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能开根号");
else
x.setText(""+Math.sqrt(m));
}
void log(){ //求该数的自然对数
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能进行自然对数运算");
else
x.setText(""+Math.log(m));
}
void cos(){ //求该数的余弦
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.cos(m));
}
void tan(){ //求该数的正切
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.tan(m));
}
void exp(){ //求e的幂
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.exp(m));
}
void qiudao(){ //求倒
if (Double.parseDouble(x.getText())==0)
x.setText("除数不能为零");
else{
x.setText(""+1/(Double.parseDouble(x.getText())));
preOperater="";
}
}
void clear(){ //清零
sum=0;
x.setText("");
preOperater="";
}
//根据记录的运算符将前面记录的结果sum与文本框中的数据进行运算
void doOperation(){
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if(preOperater.equals("")) sum=m;
//将结果与文本框中的数据按照前一个运算符运算
if(preOperater.equals("+")) sum=sum+m; //加法运算
if(preOperater.equals("-")) sum=sum-m; //减法运算
if(preOperater.equals("*")) sum=sum*m; //乘法运算
if(preOperater.equals("/")) sum=sum/m; //除法运算
if(preOperater.equals("%")) sum=sum%m; //求余
if(preOperater.equals("pow")) sum=Math.pow(sum, m); //求幂}
public static void main(String a[]){
JFrame x=new Calculater("计算器");
x.setSize(650,300);
x.setVisible(true);
}
}

四、运行调试
设计时先在设计界面中添加按钮等控件，后在按钮的actionPerformed事件中添加代码完成其功能其中调用了Java类中的Math函数库以及各种字符串操作。设计的界面如下：

图1 计算器运行界面
⑴进行加减乘除求余以及指数运算。
①带负数的浮点加法运算（例：-1.2+2=0.8）
依次按“+/-”（也可以最后按） ，“1” ，“.” ，“2”键

按下“+”键

按下“2”键

按下“=”键

其余运算同理，鉴于篇幅此处就不再一一列举。

⑵、求倒
再按下“求倒”键

⑶、退格
按下“退格”键

⑷、清零
按下“c”键

⑸、求余弦、求正切、对e求幂、求平方根、求自然对数、求倒运算。
（例：cos4） 按下“4”键

按下“cos”键

其余运算同理，鉴于篇幅此处就不再一一列举。
⑺、异常处理（例：求倒时输入数为0）
按“0”键再按“求倒”键

其余异常鉴于篇幅此处就不再一一列举。

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五、设计体会与小结
在本次课程设计的过程中，我碰到了很多问题，比如求倒时，最先我是把按钮新建成“1/x”，但是出现问题，怎么找都没找出问题来，其后重新整理思绪才发现不能设成“1/x”，因为“1/x”中第一个字符是数字，而Character.isDigit(Command.charAt(0))会将“1/x”当做数字键写入文本框。还有就是实现退格功能时不知道怎样处理，最后上网百度了一下才找到了方法，这也让我深刻体会到了网络的作用。当然还遇到了其他的困难，这些花费了我很多时间，使我失败了很多次，但是通过我们不解的努力还是一一克服了这些问题，最终还是成功了。当然在这次试验中也暴露自己一些问题，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，基础知识的不牢固，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次课程设计，除了全面系统的理解了JAVA面向对象编程原理的一般原理和基本实现方法，还把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的编程原理的知识强化，把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，这加深了对理论知识的理解。课程设计中程序比较复杂，在调试时应该仔细，在程序调试时，注意尽力寻找程序中存在的不足之处，进而使功能更加完善。
当然在做课程设计要有很大的耐心，做的过程就是不断的调试—修改—调试过程，只有静下心来才能把问题解决。
六、参考文献
[1] 丁振凡《Java语言使用教程》. 北京邮件大学出版社，2006.9
[2] 丁振凡《Java语言使用教程实验指导》. 北京邮件大学出版社，2006.9
[3] Bruce Eckel 《Java编程思想》. 机械工业出版社 2007.6

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