Java简易计算器如何实现？

Java计算器程序开发指南

实现思路

我将创建一个功能完整的Java计算器程序,包含以下核心功能：

• 基本算术运算（加、减、乘、除）
• 小数运算支持
• 错误处理（如除数为零）
• 用户友好的界面
• 历史记录功能

Java计算器完整代码

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.Stack;
public class JavaCalculator extends JFrame implements ActionListener {
    // 界面组件
    private JTextField displayField;
    private JButton[] numberButtons;
    private JButton addButton, subButton, mulButton, divButton;
    private JButton decButton, equButton, clrButton, delButton;
    private JButton negButton, perButton;
    private JTextArea historyArea;
    // 计算器状态
    private double currentValue = 0;
    private String currentOperator = "";
    private boolean newInput = true;
    private boolean calculationPerformed = false;
    public JavaCalculator() {
        // 设置窗口属性
        setTitle("Java科学计算器");
        setSize(500, 600);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setLayout(new BorderLayout());
        setLocationRelativeTo(null);
        // 创建显示区域
        displayField = new JTextField("0");
        displayField.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 36));
        displayField.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);
        displayField.setEditable(false);
        displayField.setBackground(new Color(240, 240, 240));
        add(displayField, BorderLayout.NORTH);
        // 创建历史记录区域
        historyArea = new JTextArea(5, 20);
        historyArea.setEditable(false);
        historyArea.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 14));
        JScrollPane historyScroll = new JScrollPane(historyArea);
        historyScroll.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("计算历史"));
        add(historyScroll, BorderLayout.EAST);
        // 创建按钮面板
        JPanel buttonPanel = new JPanel();
        buttonPanel.setLayout(new GridLayout(5, 4, 10, 10));
        buttonPanel.setBorder(BorderFactory.createEmptyBorder(15, 15, 15, 15));
        // 初始化按钮
        String[] buttonLabels = {
            "7", "8", "9", "/",
            "4", "5", "6", "*",
            "1", "2", "3", "-",
            "0", ".", "=", "+",
            "C", "Del", "(-)", "%"
        };
        numberButtons = new JButton[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            numberButtons[i] = new JButton(String.valueOf(i));
            numberButtons[i].addActionListener(this);
            numberButtons[i].setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 18));
            numberButtons[i].setBackground(new Color(220, 220, 255));
        }
        // 创建功能按钮
        decButton = new JButton(".");
        equButton = new JButton("=");
        addButton = new JButton("+");
        subButton = new JButton("-");
        mulButton = new JButton("*");
        divButton = new JButton("/");
        clrButton = new JButton("C");
        delButton = new JButton("Del");
        negButton = new JButton("(-)");
        perButton = new JButton("%");
        // 添加按钮到面板
        JButton[] allButtons = {
            numberButtons[7], numberButtons[8], numberButtons[9], divButton,
            numberButtons[4], numberButtons[5], numberButtons[6], mulButton,
            numberButtons[1], numberButtons[2], numberButtons[3], subButton,
            numberButtons[0], decButton, equButton, addButton,
            clrButton, delButton, negButton, perButton
        };
        // 设置按钮样式和监听器
        for (JButton button : allButtons) {
            button.addActionListener(this);
            button.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 18));
            button.setBackground(new Color(200, 230, 255));
            button.setFocusPainted(false);
            buttonPanel.add(button);
        }
        // 特殊按钮样式
        equButton.setBackground(new Color(100, 200, 100));
        clrButton.setBackground(new Color(255, 150, 150));
        delButton.setBackground(new Color(255, 200, 100));
        add(buttonPanel, BorderLayout.CENTER);
        // 添加底部信息
        JLabel infoLabel = new JLabel("Java计算器 | 支持基本运算、小数、负数、百分比计算");
        infoLabel.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
        infoLabel.setFont(new Font("Arial", Font.PLAIN, 12));
        infoLabel.setForeground(Color.GRAY);
        add(infoLabel, BorderLayout.SOUTH);
        setVisible(true);
    }
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        String command = e.getActionCommand();
        // 处理数字输入
        if (command.matches("[0-9]")) {
            handleNumberInput(Integer.parseInt(command));
            return;
        }
        // 处理小数点
        if (command.equals(".")) {
            handleDecimalPoint();
            return;
        }
        // 处理运算符
        if (command.matches("[+\-*/]")) {
            handleOperator(command);
            return;
        }
        // 处理等号
        if (command.equals("=")) {
            performCalculation();
            return;
        }
        // 处理清除
        if (command.equals("C")) {
            clearCalculator();
            return;
        }
        // 处理删除
        if (command.equals("Del")) {
            deleteLastCharacter();
            return;
        }
        // 处理正负号
        if (command.equals("(-)")) {
            toggleSign();
            return;
        }
        // 处理百分比
        if (command.equals("%")) {
            handlePercentage();
            return;
        }
    }
    private void handleNumberInput(int digit) {
        if (newInput || calculationPerformed) {
            displayField.setText(String.valueOf(digit));
            newInput = false;
            calculationPerformed = false;
        } else {
            String currentText = displayField.getText();
            if (currentText.equals("0")) {
                displayField.setText(String.valueOf(digit));
            } else {
                displayField.setText(currentText + digit);
            }
        }
    }
    private void handleDecimalPoint() {
        if (newInput) {
            displayField.setText("0.");
            newInput = false;
            calculationPerformed = false;
        } else {
            String currentText = displayField.getText();
            if (!currentText.contains(".")) {
                displayField.setText(currentText + ".");
            }
        }
    }
    private void handleOperator(String operator) {
        if (!newInput) {
            performCalculation();
        }
        currentOperator = operator;
        currentValue = Double.parseDouble(displayField.getText());
        newInput = true;
        calculationPerformed = false;
    }
    private void performCalculation() {
        if (currentOperator.isEmpty()) return;
        double secondOperand = Double.parseDouble(displayField.getText());
        double result = 0;
        try {
            switch (currentOperator) {
                case "+":
                    result = currentValue + secondOperand;
                    break;
                case "-":
                    result = currentValue - secondOperand;
                    break;
                case "*":
                    result = currentValue * secondOperand;
                    break;
                case "/":
                    if (secondOperand == 0) {
                        throw new ArithmeticException("除零错误");
                    }
                    result = currentValue / secondOperand;
                    break;
            }
            // 格式化结果
            String resultStr;
            if (result == (long) result) {
                resultStr = String.format("%d", (long) result);
            } else {
                resultStr = String.format("%.6f", result).replaceAll("0*$", "").replaceAll("\.$", "");
            }
            // 更新显示
            displayField.setText(resultStr);
            // 记录历史
            String historyEntry = String.format("%.2f %s %.2f = %s", 
                    currentValue, currentOperator, secondOperand, resultStr);
            historyArea.append(historyEntry + "n");
            // 重置状态
            currentValue = result;
            calculationPerformed = true;
            newInput = true;
        } catch (ArithmeticException ex) {
            displayField.setText("错误: " + ex.getMessage());
            clearCalculator();
        }
    }
    private void clearCalculator() {
        displayField.setText("0");
        currentValue = 0;
        currentOperator = "";
        newInput = true;
        calculationPerformed = false;
    }
    private void deleteLastCharacter() {
        if (newInput) return;
        String currentText = displayField.getText();
        if (currentText.length() > 1) {
            displayField.setText(currentText.substring(0, currentText.length() - 1));
        } else {
            displayField.setText("0");
            newInput = true;
        }
    }
    private void toggleSign() {
        String currentText = displayField.getText();
        if (currentText.startsWith("-")) {
            displayField.setText(currentText.substring(1));
        } else if (!currentText.equals("0")) {
            displayField.setText("-" + currentText);
        }
    }
    private void handlePercentage() {
        double value = Double.parseDouble(displayField.getText());
        double percentage = value / 100.0;
        if (currentOperator.equals("+") || currentOperator.equals("-")) {
            percentage = currentValue * percentage;
        }
        // 格式化结果
        String resultStr;
        if (percentage == (long) percentage) {
            resultStr = String.format("%d", (long) percentage);
        } else {
            resultStr = String.format("%.6f", percentage).replaceAll("0*$", "").replaceAll("\.$", "");
        }
        displayField.setText(resultStr);
        newInput = true;
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 使用SwingUtilities确保GUI线程安全
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            try {
                // 设置系统外观
                UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            new JavaCalculator();
        });
    }
}

代码解析

用户界面设计

• 使用Swing创建图形用户界面
• 包含数字按钮(0-9)、运算符按钮(+-*/)、功能按钮(清除、删除、正负号、百分比)
• 显示区域使用大字体,支持长数字显示
• 右侧添加历史记录面板,保存计算历史

核心功能实现

• 基本运算：支持加减乘除四则运算
• 小数处理：正确处理浮点数运算
• 错误处理：检测除数为零等错误情况
• 连续计算：支持连续运算（如1+2+3）
• 特殊功能：
  • 清除(C)：重置计算器状态
  • 删除(Del)：删除最后输入的数字
  • 正负号((-))：切换当前数字的正负
  • 百分比(%)：计算百分比值

实现细节

• 使用状态变量跟踪计算器状态(currentValue, currentOperator, newInput)
• 计算结果格式化处理,去除多余的0
• 使用try-catch处理可能的算术异常
• 历史记录功能保存每次计算表达式和结果

使用说明

1. 输入第一个数字
2. 选择运算符(+-*/)
3. 输入第二个数字
4. 按”=”查看结果
5. 可继续使用运算符进行连续计算
6. 使用”C”按钮清除当前计算
7. 右侧面板查看计算历史

如何运行此程序

1. 将代码保存为JavaCalculator.java
2. 使用命令编译：javac JavaCalculator.java
3. 运行程序：java JavaCalculator

学习价值

这个Java计算器程序展示了：

• 面向对象编程思想
• GUI开发技术(Swing)
• 事件处理机制
• 异常处理
• 字符串和数字处理
• 状态管理

通过分析和扩展此代码,可以学习Java核心编程概念和GUI开发技巧。

本程序参考了Oracle官方Java文档和Swing教程中的最佳实践,结合了常见的计算器实现模式，代码遵循Java命名规范，添加了详细的注释以增强可读性。