Java实现简单计算器的方法与步骤
项目概述与需求分析
Java作为一种跨平台的编程语言，凭借其稳定性和丰富的API，常被用于开发各类应用程序，简单计算器是初学者练习基础语法和GUI设计的经典案例，一个基本的计算器应具备以下功能：支持加、减、乘、除四则运算，能够处理用户输入的数字和运算符，并实时显示计算结果，还需考虑异常处理，如除零错误、非法输入等情况，确保程序的健壮性。
开发环境准备
在开始编写代码前，需确保已安装Java开发工具包（JDK）和集成开发环境（IDE），如Eclipse、IntelliJ IDEA或NetBeans，本文以JDK 11和IntelliJ IDEA为例，演示如何构建一个简单的图形界面（GUI）计算器。
设计计算器界面
计算器的界面通常采用Swing或JavaFX框架实现，Swing是Java的传统GUI工具包，适合快速开发桌面应用，以下是使用Swing设计界面的关键步骤：
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创建主窗口：通过
JFrame类设置窗口标题、大小和布局。JFrame frame = new JFrame("简单计算器"); frame.setSize(300, 400); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setLayout(new BorderLayout()); -
添加显示区域：使用
JTextField作为计算器的显示屏，用于输入和显示结果。JTextField display = new JTextField(); display.setEditable(false); frame.add(display, BorderLayout.NORTH);
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添加按钮面板：通过
JPanel和GridLayout布局，排列数字按钮（0-9）和运算符按钮（+、-、×、÷）。
JPanel buttonPanel = new JPanel(); buttonPanel.setLayout(new GridLayout(4, 4, 5, 5)); String[] buttonLabels = { "7", "8", "9", "/", "4", "5", "6", "*", "1", "2", "3", "-", "0", "=", "+", "C" }; for (String label : buttonLabels) { JButton button = new JButton(label); buttonPanel.add(button); } frame.add(buttonPanel, BorderLayout.CENTER);
实现计算逻辑
计算器的核心是处理按钮点击事件并执行相应的运算，以下是实现逻辑的关键步骤：
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定义变量：存储当前输入的数字、运算符和中间结果。
double num1 = 0, num2 = 0, result = 0; String operator = ""; boolean isOperatorPressed = false;
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为按钮添加事件监听器：通过
ActionListener捕获按钮点击事件。for (Component component : buttonPanel.getComponents()) { if (component instanceof JButton) { JButton button = (JButton) component; button.addActionListener(e -> { String label = button.getText(); if (label.matches("[0-9]")) { // 处理数字输入 if (isOperatorPressed) { display.setText(""); isOperatorPressed = false; } display.setText(display.getText() + label); } else if (label.equals("+") || label.equals("-") || label.equals("*") || label.equals("/")) { // 处理运算符 num1 = Double.parseDouble(display.getText()); operator = label; isOperatorPressed = true; } else if (label.equals("=")) { // 执行计算 num2 = Double.parseDouble(display.getText()); switch (operator) { case "+": result = num1 + num2; break; case "-": result = num1 - num2; break; case "*": result = num1 * num2; break; case "/": if (num2 == 0) { display.setText("Error: Division by zero"); return; } result = num1 / num2; break; } display.setText(String.valueOf(result)); isOperatorPressed = true; } else if (label.equals("C")) { // 清空显示 display.setText(""); num1 = num2 = result = 0; operator = ""; isOperatorPressed = false; } }); } }
异常处理与优化
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异常处理：在解析用户输入时，可能遇到非数字字符的情况，需使用
try-catch捕获NumberFormatException。try { num1 = Double.parseDouble(display.getText()); } catch (NumberFormatException ex) { display.setText("Invalid input"); return; } -
界面优化：调整按钮大小、字体和颜色，提升用户体验。
button.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 18)); display.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));
完整代码示例
以下是整合上述逻辑的完整代码：
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
public class SimpleCalculator {
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("简单计算器");
frame.setSize(300, 400);
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setLayout(new BorderLayout());
JTextField display = new JTextField();
display.setEditable(false);
display.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));
frame.add(display, BorderLayout.NORTH);
JPanel buttonPanel = new JPanel();
buttonPanel.setLayout(new GridLayout(4, 4, 5, 5));
String[] buttonLabels = {
"7", "8", "9", "/",
"4", "5", "6", "*",
"1", "2", "3", "-",
"0", "=", "+", "C"
};
double num1 = 0, num2 = 0, result = 0;
String operator = "";
boolean isOperatorPressed = false;
for (String label : buttonLabels) {
JButton button = new JButton(label);
button.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 18));
button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
String label = button.getText();
try {
if (label.matches("[0-9]")) {
if (isOperatorPressed) {
display.setText("");
isOperatorPressed = false;
}
display.setText(display.getText() + label);
} else if (label.equals("+") || label.equals("-") || label.equals("*") || label.equals("/")) {
num1 = Double.parseDouble(display.getText());
operator = label;
isOperatorPressed = true;
} else if (label.equals("=")) {
num2 = Double.parseDouble(display.getText());
switch (operator) {
case "+": result = num1 + num2; break;
case "-": result = num1 - num2; break;
case "*": result = num1 * num2; break;
case "/":
if (num2 == 0) {
display.setText("Error: Division by zero");
return;
}
result = num1 / num2; break;
}
display.setText(String.valueOf(result));
isOperatorPressed = true;
} else if (label.equals("C")) {
display.setText("");
num1 = num2 = result = 0;
operator = "";
isOperatorPressed = false;
}
} catch (NumberFormatException ex) {
display.setText("Invalid input");
}
}
});
buttonPanel.add(button);
}
frame.add(buttonPanel, BorderLayout.CENTER);
frame.setVisible(true);
}
}
总结与扩展
通过上述步骤，我们实现了一个功能完整的简单计算器，该程序涵盖了GUI设计、事件处理、异常处理等核心知识点，对于初学者而言，可进一步扩展功能，如支持小数运算、添加平方根或百分比功能，甚至优化界面布局以适应不同屏幕尺寸，Java的灵活性和强大的生态系统为开发者提供了无限可能，掌握基础后,可逐步探索更复杂的应用开发。
