第2章仿Windows计算器

第2章仿Windows计算器第1章Windows计算器2.1仿Windows计算器概述Windows计算器，是Windows操作系统自带计算器,，可以帮助用户完成数据的运算，它可分为“标准型”和“科学型”，本章的仿Windows计算器是标准型的Java实现，标准型Windows计算器实现的主要功能有：四则运算；求倒数；求开方；存储计算结果；读取计算结果；累积计算结果。我们在第一章中，我们实现了一个在控制台进行的五子棋游戏，我们从本章开始将在Swing界面中实现本书的项目。在本章中，我们将使用到JFrame和JPanel两个Swing容器，使用到JTextField和JButton两个Swing容器，使用BorderLayout和GridLayout做两个布局器，以及使用到事件、事件监听器和事件适配器等。实现一个计算器，界面中需要提供各种输入的按钮，再以这些按钮组成计算器的键盘，用户点击键盘输入值后，就可以将其所输入的值显示到一个文本框中，运算后，再将结果显示到文本框中。计算器的最终效果如图2.1所示。图2.1用Swing制作的计算器从图2.1中可以看到，我们开发界面的时候，需要提供一个文本框在窗口的最上部，文本框下面再提供各个计算器的按钮。2.1.1数学与其它符号介绍在此计算器中，主要使用的数学运算有加、减、乘、除四则运算，或者对一个正数进行开方，或者对一个非0的数学求倒数，使用到的数学符号有：加、减、乘、除，对应使用的符号是“+”、“-”、“*”、“/”。开方与倒数，对应使用的符号是“sqrt”和“1/x”。求结果使用的数学符号是“=”。第2章仿Windows计算器·2·“%”号，如果使用此符号，第二个操作数就等于两数相乘再除以100。除了用于数学运算的符号，Windows计算器还提供对计算结果做存储、读取、累加、清除等操作，亦有对数字显示框中的数字做退格操作，还可以清除上次计算结果或者全部结果：使用符号“MC”、“MR”、“MS”、“M+”代表清除存储结果、读取存储结果、保存存储结果和累加存储结果。使用“Backspace”符号代表退格。使用“CE”和“C”代表清除上次计算结果和清除所有计算结果。四则运算在程序中可以直接使用Java运算符实现，实现开方可以调用Math类的sqrt方法，倒数可以使用1来除以原始的数字。当用户需点击“=”的时候，计算器就需要将最终的计算结果显示到文本框中。其他的计算器功能都可以通过计算器内部的程序实现，例如使用某个字符串或者数字来保存相应的结果，如果需要计取、存储、累加或者清除结果，可以通过改变或者读取我们所保存的值来实现。2.1.2界面说明界面中使用的Swing组件相对简单，整个大窗口可以看作一个JFrame对象，在JFrame对象中，存放一个JPanel对象，我们需要为这个JPanel对象进行布局，将文本框（JTextField对象）与各个计算器按钮（JButton对象）添加到这个JPanel中。在添加计算器按钮的时候，我们可以使用GridLayout布局处理器来进行网格状布局，由于各个计算器按钮都是以网格状分布在界面中的，因此使用GridLayout非常适合。本章计算器的界面布局并不复杂，因此在这里不再详细描述。2.2流程描述用户打开计算器后，在没有关闭计算器之前，可以通过鼠标点击“1”到“9”数字键和点击“+”、“-”、“*”、“/”键去输入要运算结果的算术式，再通过点击“=”、“sqrt”、“1/x”等键去直接获取计算结果，除外，还可以点击“MC”、“MR”、“MS”、“M+”键去清除、读取、保存、累加计算显示框中显示的数字，还有清除上次结果、清除所有结果、退格等操作。从图2.2中可以看出，计算器打开之后，就开始监听用户的鼠标动作，如果输入是关于计算结果或者“MC”、“MR”、“MS”、“M+”、“Backspace”、“CE”、“C”等操作指令，而且没有关闭计算器，就返回计算结果并显示，如果不是，则不计算结果。接下来再继续等待用户的输入。本章的计算器并没有复杂的流程，只需要简单的操作，返回计算结果等。在实现计算器的过程中，我们需要注意的是，例如已经点击了某个数字，再点击运算符，那么程序需要记录之前选点击的数字，当用户再次点击运算符（非“=”）时，系统就需要将结果显示到文本框中。因此在开发计算器的时候，我们需要注意用户点击的具体顺序。第2章仿Windows计算器·3·图2.2计算流程2.3建立计算器对象实现一个计算器，我们需要建立一系列的对象来实现，例如，计算界面我们要建立一个界面类，还需要建立一个专门负责处理加、减、乘、除的基本计算类，还需要一个负责处理计算功能的业务类。本小节中只讲解创建这三个基本的类，如果在开发的过程发现可以将一些行为或者属性放置到一个新的对象中，那么可以再建立这些对象来完成需要实现的功能或者操作。本章主要设计四个类来完成计算器的功能，界面类（CalFrame）—主要用来显示计算器界面，功能类（CalService）—主要用于完成计算器中的逻辑功能，计算工具类（MyMath）—此类是工具类，用于处理大型数字的加减乘除，计算器类(Cal)—用于打开计算器，计算器中各个类的关系如图2.3所示，从图中可以看出，我们的界面类继承了java.swing.JFrame类，计算器类使用了界面类，界面类使用了功能类，功能类使用了MyMath工具类，下面章节将对这些计算器的相关类作详细介绍。第2章仿Windows计算器·4·图2.3计算器类图2.3.1MyMath工具类使用float，double两种浮点基本类型来进行计算，容易损失精度，所以，我们使用一个自己定义了加，减，乘，除方法的类，此类使用BigDecimal来封装基本类型，在不损失精度的同时，也可以进行超大数字的四则运算。为了方便调用，此类的方法全部都是静态方法，可以直接用“类名.方法名”调用，这个类包含以下方法：staticdoubleadd(doublenum1,doublenum2)，加法，使用来计算结果的数字是封装后的num1和num2，并返回double类型。staticdoublesubtract(doublenum1,doublenum2)，减法，使用来计算结果的数字是封装后的num1和num2，并返回double类型。staticdoublemultiply(doublenum1,doublenum2)，乘法，使用来计算结果的数字是封装后的num1和num2，并返回double类型。staticdoubledivide(doublenum1,doublenum2)，除法，使用来计算结果的数字是封装后的num1和num2，并返回double类型。MyMath类提供了基础的四则运算方法，由于该类中所有的方法都是静态的，因此外界可以直接调用。在实现MyMath的过程中需要注意的是，这几个四则运算方法，参数都是double类型的，要进行运算的话，需要将double类型转换成一个BigDecimal对象，我们可以使用以下代码来创建一个BigDecimal对象：第2章仿Windows计算器·5·newBigDecimal(String.valueOf(number));2.3.2CalService类CalService类主要是用来处理计算器的业务逻辑，用户在操作计算器时，此类将计算结果，并且返回，并且，会记录计算器的状态（用户的上一步操作）。包含以下方法：StringcallMethod(Stringcmd,Stringtext)，调用方法并返回计算结果。Stringcal(Stringtext,booleanisPercent)，用来计算加、减、乘、除法，并返回封装成String内型的结果。参数text是显示框中的数字内容，boolean类型的参数isPercent代表是否有%运算，如果有，便加上去。StringsetReciprocal(Stringtext)，用来计算倒数，并返回封装成String内型的结果。Stringsqrt(Stringtext)，用来计算开方，并返回封装成String内型的结果。StringsetOp(Stringcmd,Stringtext)，设置操作符号。StringsetNegative(Stringtext)，设置正负数，当text是正数时，返回负数的数字字符串，反之，则返回正数的数字字符串。StringcatNum(Stringcmd,Stringtext)，连接输入的数字，每次点击数字，就把把新加的数字追加到后面，并封装成字符串返回。StringbackSpace(Stringtext)，删除最后一个字符，并返回结果。StringmCmd(Stringcmd,Stringtext)，用来实现“M+”、“MC”、“MR”、“MS”与存储有关的功能。StringclearAll()，清除所有计算结果。Stringclear(Stringtext)，清除上次计算结果。CalService类中的各个方法都是用于处理计算的逻辑，其中callMethod方法可以看作中一个中转的方法，根据参数中的cmd值进行分发处理，例如调用该方法时将“CE”字符串作为cmd，那么该方法就根据这个字符串再调用需要执行“CE”的方法。如果需要做更好的程序解耦，我们可以将这些做成一个状态模式，将各个计算的方法都抽象成一个计算接口，该接口提供一个计算的方法，然后按照具体的情况，为该接口提供不同的实现，例如计算开方、计算倒数等实现，然后向callMethod传入不同的实现类，直接调用接口方法。2.3.3CalFrame类CalFrame类继承javax.swing.Jframe类，主要是用于计算器界面的实现，此类中，排版了计算器中各个组件的位置，为组件增加事件监听器，用来监听用户的操作，并做调用相应的方法，主要包含以下方法：voidinitialize()，初始化计算器界面。ActionListenergetActionListener()，如果动作监听器为空，则创建一个，并返回，如果不为空，直接返回。JTextFieldgetTextField()，这个方法初始化输入框。JButton[]getMButton()，此方法获得计算器的存储操作键。JButton[]getRButton()，此方法获得计算器的结果操作键。JButton[]getNButton()，此方法获得计算器的其它操作键。由于CalFrame是界面类，因此所需要进行的业务处理并不多，更多的是监听用户的操作，并进行分发处理。这就有点像web应用中的MVC模式中的V（视图），并不处理任务的业务逻辑，主要职责第2章仿Windows计算器·6·是显示相应的数据。在本章中，CalFrame包括了一些监听器，监听界面事件并调用相关的业务方法，在实际开发中，我们可以将这些监听器作为MVC模式中的C（控制器）提取到另外的类中。2.4MyMath工具类实现MyMath是一个工具类，主要用于处理加、减、乘、除四则运算，我们已经确定了实现这四个方法的时候，都使用BigDecimal对象进行计算。由于我们定义MyMath方法的时候，所有方法的参数都是double类刑的，因此我们可以提供一个工具方法来将double转换成BigDecimal类型。以下代码根据一个double类型转换成一个BigDecimal。代码清单：code\cal\src\org\crazyit\cal\MyMath.java/***为一个double类型的数字创建BigDecimal对象*@paramnumber*@return*/privatestaticBigDecimalgetBigDecimal(doublenumber){returnnewBigDecimal(number);}提供了这个工具方法后，我们可以在其他的计算方法中使用这个工具方法，选择将double的参数转换成BigDecimal对象，然后再进行具体