小項目-Java開發簡單的計算機__Java

本項目課程使用 Java 語言完成了一個簡單的計算機。將使用到 Java Swing 圖形組件等等。

一、實驗簡介

本次實驗製作一個可以進行簡單的四則運算的計算機，會使用到 Java swing 進行開發。 1.1 知識點 Java Swing 介面編程 計算機邏輯運算實現 1.2 實驗環境介紹

本實驗環境採用帶案頭的 Ubuntu Linux 環境，實驗中會用到案頭上的程式： Eclipse：一個開放原始碼的、基於Java的可擴充開發平台，用於 Java 程式開發。 1.3 實驗完成效果圖

最終效果圖如下圖所示：

二、項目建立

請雙擊開啟案頭上的 eclipse ，等待啟動完成後，按照下面的步驟來建立項目。

如果你對該步驟已經非常熟悉，可以直接跳轉到下一小節學習。

（1）在檔案菜單 File 中選擇 New -> Project 來建立項目。

（2）在彈出的建立項目對話方塊中選擇 Java Project，並點擊 Next 按鈕進入下一步。

（3）在 Project name 一欄填寫項目名稱 Calculator，並點擊 Finish 按鈕完成建立。

（4）如果遇到下圖所示的對話方塊，點擊 Yes 按鈕確認即可。

（5）在建立好後的項目目錄 src 上右鍵點擊，在右鍵菜單中選擇 New -> Class 來建立一個類。

（6）在建立類對話方塊中填寫包名 com.shiyanlou.calculator 和類名 Calculator （首字母大寫）。點擊 Finish 按鈕完成建立。

（7）按照本課程後面的內容編輯 Calculator.java 檔案。 三、介面設計和實現

要製作一個計算機，首先需要知道它由哪些部分組成。

從結構上來說，一個簡單的圖形介面，需要由介面組件、組件的事件監聽器（響應各類事件的邏輯）和具體的事件處理邏輯組成。

整個代碼結構如下圖所示：

我們首先需要製作介面部分。這部分主要的工作就是建立各個介面組件對象，對其進行初始化，以及控制各組件之間的層次關係和布局。 3.1 UI 組件建立和初始化

首先我們需要將介面中要用到的 UI 組件作為 Calculator 類的成員變數在一開始聲明。在閱讀代碼之前，可以思考一下都要用到哪些 UI 組件，以及這些代碼應當寫在哪個位置等等。

    // 建立一個 JFrame 對象並初始化。JFrame 可以理解為程式的主表單。    JFrame frame = new JFrame("Calculator");    // 建立一個 JTestField 對象並初始化。 JTestField 是用於顯示操作和計算結果的文字框。    // 參數 20 表明可以顯示 20 列的常值內容    JTextField result_TextField = new JTextField(result, 20);    // 清除按鈕    JButton clear_Button = new JButton("Clear");    // 數字鍵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");    // 計算命令按鈕，加減乘除以及小數點等    JButton button_Dian = new JButton(".");    JButton button_jia = new JButton("+");    JButton button_jian = new JButton("-");    JButton button_cheng = new JButton("*");    JButton button_chu = new JButton("/");    // 計算按鈕    JButton button_dy = new JButton("=");

3.2 在表單中添加 UI 組件

這個計算機有兩個 JPanel。

什麼是 JPanel：JPanel 是一般輕量級容器。如上圖所示，你可以將其理解為一個盛放其他 UI 組件的“籃子”。 JPanel 位於 javax.swing 包中，為面板容器，可以加入到 JFrame 中 ， 它自身是個容器，也可以把其他 component （組件） 加入到 JPanel 中，例如 JButton、JTextArea、JTextField 等。

在這個項目中，兩個 JPanel 分別對應這個計算機按鍵除 “Clear” 鍵外其他的鍵，另個面板則是輸出欄跟 “Clear” 鍵（截取部分代碼）。

同樣，在書寫本段代碼時，你應當思考它應該放在哪個部分。如果不清楚，可以回到上面的代碼結構中查看。

可供參考的代碼如下所示：

        // 建立一個 Jpanel 對象並初始化        JPanel pan = new JPanel();        // 設定該容器的布局為四行四列，邊距為5像素        pan.setLayout(new GridLayout(4, 4, 5, 5));        // 將用於計算的按鈕添加到容器內        pan.add(button7);        pan.add(button8);        pan.add(button9);        pan.add(button_chu);        pan.add(button4);        pan.add(button5);        pan.add(button6);        pan.add(button_cheng);        pan.add(button1);        pan.add(button2);        pan.add(button3);        pan.add(button_jian);        pan.add(button0);        pan.add(button_Dian);        pan.add(button_dy);        pan.add(button_jia);        // 設定 pan 對象的邊距        pan.setBorder(BorderFactory.createEmptyBorder(5, 5, 5, 5));        // 按照同樣的方式設定第二個JPanel        JPanel pan2 = new JPanel();        pan2.setLayout(new BorderLayout());        pan2.add(result_TextField, BorderLayout.WEST);        pan2.add(clear_Button, BorderLayout.EAST);

布局結束後，就是計算機的痛點：事件處理常式。 四、添加事件響應邏輯

對於計算機而言，涉及到的事件響應邏輯主要有：數字鍵、加減乘除運算、小數點處理、等於以及清除。

請你思考一下，這裡的幾個開關狀態是用於什麼目的。

代碼如下（截取部分代碼，這裡是通過類方法處理的）：

// 等於按鍵的邏輯，即在輸入完成後開始計算class Listener_dy implements ActionListener {            @SuppressWarnings("unchecked")        public void actionPerformed(ActionEvent e) {                store = (JButton) e.getSource();                vt.add(store);                yuns();                // 還原開關k1狀態                 k1 = 1;                 // 還原開關k2狀態                k2 = 1;                // 還原開關k3狀態                k3 = 1;                // 還原開關k4狀態                k4 = 1;                 // 為 7+5=12 +5=17 這種計算做準備                str1 = result;             }        }

五、計算邏輯的實現

計算的邏輯要針對輸入的不同運算子來對運算元進行運算，同時還要考慮到除以0這種不合理的演算法容錯。

主要代碼如下：

public void cal() {        // 運算元1        double a2;        // 運算元2        double b2;        // 運算子        String c = signal;        // 運算結果        double result2 = 0;        if (c.equals("")) {            result_TextField.setText("Please input operator.");        } else {            // 字串 "." 轉換成double型資料時，會出錯，所以自己編寫邏輯來轉換            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("*")) {                result2 = a2 * b2;            }            if (c.equals("/")) {                if (b2 == 0) {                    // 防止除0這種不合理的運算出現                    result2 = 0;                } else {                    result2 = a2 / b2;                }            }            result = ((new Double(result2)).toString());            result_TextField.setText(result);        }    }

至此，整個計算機的主要邏輯就已經講解完畢，請自行補充其他的細節。 六、項目完整源碼

整個程式完整的原始碼如下，相關的講解已在注釋中給出，請仔細閱讀。

package com.shiyanlou.calculator;import java.awt.*;import java.awt.event.*;import javax.swing.*;import java.util.Vector;public class Calculator {    // 運算元1，為了程式的安全，初值一定設定，這裡我們設定為0。    String str1 = "0";     // 運算元2    String str2 = "0";     // 運算子    String signal = "+";     // 運算結果    String result = "";    // 以下k1至k2為狀態開關    // 開關1用於選擇輸入方向，將要寫入str1或str2    int k1 = 1;    // 開關2用於記錄符號鍵的次數，如果 k2>1 說明進行的是 2+3-9+8 這樣的多符號運算    int k2 = 1;    // 開關3用於標識 str1 是否可以被清0 ，等於1時可以，不等於1時不能被清0    int k3 = 1;    // 開關4用於標識 str2 是否可以被清0    int k4 = 1;    // 開關5用於控制小數點可否被錄入，等於1時可以，不為1時，輸入的小數點被丟掉    int k5 = 1;    // store的作用類似於寄存器，用於記錄是否連續按下符號鍵    JButton store;