本文讲述Java图形用户界面的编写，重点讲述一个简单计算器的实现。

文中程序的运行环境为Windows10 ，编译环境为MyEclipse 8.5。

一个简单的计算器主要实现一下功能和要求：

一：输入，输出

①输入：允许输入带有括号的完整计算式（例 6*（3+5）-5÷2）

②输出：输出Double类型的结果

二：功能

①：基本的加，减，乘，除，四则运算

②：平方运算

③：开方运算

最终界面如下图：

除了常规的数字按钮和运算符，还有两个常数e，π

主要思想：

一：输入，以及运算的实现

要实现完整计算式的输入并运算，就得用到计算后缀表达式的算法，和将中缀表达式转换为后缀表达式的算法（这里不再赘述中缀表达式和后缀表达式，以及之后有关栈的知识也不再多说，有兴趣可以阅读数据结构中关于栈的相关章节），这里重点讲解以上两个算法。

算法1（中缀表达式转后缀表达式）：

因为计算式要在计算器的文本编辑框中显示，所以计算式用字符串记录（定义为字符串）

规则：从左向右遍历中缀表达式

①：遇到数字字符，直接加入后缀表达式

②：遇到高优先级运算符，若栈为空直接入栈，若栈不为空，则将当前运算符与栈顶元素比较

比较1（栈顶元素也为高优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈。这样的操作使得栈中不会出现连续的高优先级运算符

比较2（栈顶元素为'('左括号）：将当前元素入栈

比较3（栈顶元素为低优先级运算符）：将当前元素入栈

③：遇到'('左括号，将左括号入栈

④：遇到')'右括号，将栈顶元素顺序出栈，直到栈顶元素为左括号，此时删去栈顶的左括号

⑤：遇到低优先级运算符，若栈为空直接入栈，若栈不为空，则将当前运算符与栈顶元素比较

比较1（栈顶元素也为低优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈。这样的操作使得栈中不会出现连续的低优先级运算符

比较2（栈顶元素为'('左括号）：将当前运算符入栈

比较③（栈顶元素为高优先级运算符）：栈顶元素出栈加入后缀表达式，当前运算符入栈

程序段如下（代码段中的注释根据上述讲解过程书写，可以根据步骤阅读）

代码段中用到的某些函数注释：

indexof()：String.indexof()方法搜索在该字符串上是否出现了作为参数传递的字符串，若找到字符串，则返回字符串首字母的位置（0代表第一个位置），在下面的代码段中，为了判断字符类型用到了该方法。

String.valueof():将double类型的浮点数转换为字符串

Double.parseDouble():将字符串转化为double类型的浮点数

private String[] yunsuan(String str)
    {
        String s="";//用于承接多位数的字符串
        char a[]=new char[100];//静态的栈
        String jieguo[]=new String[100];//后缀表达式字符串数组，为了将多位数存储为独立的字符串
        int top=-1,j=0;//静态指针top，控制变量j
        for (int i=0;i<str.length();i++)//遍历中缀表达式
        {
            if ("0123456789.".indexOf(str.charAt(i))>=0)//indexof函数见上方注释，遇到数字字符的情况
            {
                s="";//作为承接的字符串，每次开始都要清空for (;i<str.length()&&"0123456789.".indexOf(str.charAt(i))>=0;i++)//将多位数存储在一个字符串中{s=s+str.charAt(i);}i--;jieguo[j]=s;//数字字符直接加入后缀表达式j++;
            }
            else if ("(".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到左括号
            {
                top++;
                a[top]=str.charAt(i);//左括号入栈
            }
            else if (")".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到右括号
            {
                for (;;)//栈顶元素循环出栈，直到找到左括号为止
                {
                    if (a[top]!='(')//栈顶元素不是左括号
                    {
                        jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈
                        j++;
                        top--;
                    }
                    else//找到栈顶元素是左括号
                    {
                        top--;//删除栈顶的左括号
                        break;//循环结束
                    }
                }
            }
            else if ("*%÷".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到高优先级运算符
            {
                if (top==-1)//若栈为空直接入栈
                {
                    top++;
                    a[top]=str.charAt(i);
                }
                else//栈不为空
                {
                    if ("*%÷".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素也为高优先级运算符
                    {
                        jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈进入后缀表达式
                        j++;
                        a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈
                    }
                    else if ("(".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为左括号，当前运算符入栈
                    {
                        top++;
                        a[top]=str.charAt(i);
                    }
                    else if ("+-".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为低优先级运算符，当前运算符入栈
                    {
                        top++;
                        a[top]=str.charAt(i);
                    }
                }
            }
            else if ("+-".indexOf(str.charAt(i))>=0)//遇到低优先级运算符
            {
                if (top==-1)//栈为空直接入栈
                {
                    top++;
                    a[top]=str.charAt(i);
                }
                else//栈不为空
                {
                    if ("%*÷".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为高优先级运算符
                    {
                        jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈加入后缀表达式
                        j++;
                        a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈
                    }
                    else if ("(".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素为左括号
                    {
                        top++;
                        a[top]=str.charAt(i);//当前运算符入栈
                    }
                    else if ("+-".indexOf(a[top])>=0)//栈顶元素也为低优先级运算符
                    {
                        jieguo[j]=a[top]+"";//栈顶元素出栈进入后缀表达式
                        j++;
                        a[top]=str.charAt(i);//当前元素入栈
                    }
                }
            }
        }
        for (;top!=-1;)//遍历结束后将栈中剩余元素依次出栈进入后缀表达式
        {
            jieguo[j]=a[top]+"";
            j++;
            top--;
        }
        return jieguo;
    }

算法2：计算后缀表达式

计算后缀表达式依然借助栈来实现

运算规则：遍历后缀表达式

①：遇到数字字符，直接入栈

②：遇到运算符，顺序出栈两个元素（数字），进行运算，将运算结果入栈

循环以上步骤最终栈中剩下的那个数字就是最终答案

程序段如下：

 public String Result(String str[]){String Result[]=new String[100];//顺序存储的栈，数据类型为字符串int Top=-1;//静态指针Topfor (int i=0;str[i]!=null;i++)//遍历后缀表达式{if ("+-*%÷".indexOf(str[i])<0)//遇到数字字符进栈{Top++;Result[Top]=str[i];}if ("+-*%÷".indexOf(str[i])>=0)//遇到运算符{double x,y,n;x=Double.parseDouble(Result[Top]);//顺序出栈两个数字字符串，并转换为double类型的数字Top--;y=Double.parseDouble(Result[Top]);//顺序出栈两个数字字符串，并转换为double类型的数字Top--;if ("-".indexOf(str[i])>=0)//一下步骤根据运算符来进行运算{n=y-x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);//将运算结果重新入栈}if ("+".indexOf(str[i])>=0){n=y+x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}if ("*".indexOf(str[i])>=0){n=y*x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}if ("÷".indexOf(str[i])>=0){if (x==0)//不允许被除数为0{String s="ERROR";return s;}else{n=y/x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}}if ("%".indexOf(str[i])>=0){if (x==0)//不允许被除数为0{String s="ERROR";return s;}else{n=y%x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}}}}return Result[Top];//返回最终结果}

算法3：开方运算

程序段如下（调用了Math.sqrt()函数实现）

public String yunsuan2(String str){String result="";double a=Double.parseDouble(str),b=0;b=Math.sqrt(a);result=String.valueOf(b);return result;}

算法4：平方运算

程序段如下（调用了Math.pow()函数实现）

public String yunsuan3(String str){String result="";double a=Double.parseDouble(str),b=0;b=Math.pow(a, 2);result=String.valueOf(b);return result;}

界面设计：

一：框架

本计算器是基于Swing组建的图形用户界面，采用JFrame框架作为主窗口

public class Calculator extends JFrame implements ActionListener

类名Calculator（计算器），继承JFrame框架，实现事件监听器接口

二：文本行，按钮

整个计算器界面，可以随意发挥，我编写的界面最终的样子在文章开头有图片

计算器类中，定义的成员有：

①private String[] KEYS={"7","8","9","*","4","5","6","-","1","2","3","+","0","e","π","÷","c","%",".","=","(",")","sqr","x*x"};
② private JButton keys[]=new JButton[KEYS.length];
③private JTextField resultText = new JTextField("0.0");
④private String b="";

①：按钮标签字符串

②：定义按钮数组

③：定义文本行

④：用于存放计算式

构造方法代码段如下（计算器的整体界面完成）

public Calculator(){super("计算器");this.setLayout(null);//未采用任何类型的布局，后面的文本框和按钮显示位置都是自己计算好的位置resultText.setBounds(20, 5, 255, 40);//设置文本框大小resultText.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);//文本框内容右对齐resultText.setEditable(false);//文本框不允许修改结果this.add(resultText);//新建文本框int x=20,y=55;for (int i=0;i<KEYS.length;i++)//放置按钮{keys[i] = new JButton();keys[i].setText(KEYS[i]);keys[i].setBounds(x, y, 60, 40);if(x<215){x+=65;}else{x = 20;y+=45;}this.add(keys[i]);}for (int i = 0; i <KEYS.length; i++) //每个按钮都注册事件监听器{keys[i].addActionListener(this);}this.setResizable(false);this.setBounds(500, 200, 300, 400);this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);this.setVisible(true);}

事件处理（以下代码用同一个字符串来记录计算式和结果，保证了计算式可以连续计算）：

public void actionPerformed(ActionEvent e)//处理事件{String label = e.getActionCommand(); //获得事件源的标签if (label=="c"||label=="=")//按钮C清空文本框，消除前面所有的输入和结果{if(label=="=")//按钮=得出最终结果，调用计算方法{String s[]=yunsuan(this.b);String result=Result(s);this.b=result+"";resultText.setText(this.b);//更新文本框，当前结果在字符串b中，并未删除，下一次输入是接着这个结果的，这样可以实现连续运算}else{this.b="";resultText.setText("0");//更新文本域的显示,显示初始值}}else if (label=="sqr")//sqr 按钮计算开方{String n=yunsuan2(this.b);resultText.setText(n);this.b=n;}else if(label=="x*x")//x*x按钮实现某个数的平方{String m=yunsuan3(this.b);resultText.setText(m);this.b=m;}else if(label=="e"||label=="π"){if (label=="e")//常数e{String m=String.valueOf(2.71828);this.b=this.b+m;resultText.setText(this.b);}if (label=="π")//常数π{String m=String.valueOf(3.14159265);this.b=this.b+m;resultText.setText(this.b);}}else{this.b=this.b+label;resultText.setText(this.b);}}

计算器已经完成，完整代码如下：

import javax.swing.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
public class Calculator extends JFrame implements ActionListener
{private String[] KEYS={"7","8","9","*","4","5","6","-","1","2","3","+","0","e","π","÷","c","%",".","=","(",")","sqr","x*x"};private JButton keys[]=new JButton[KEYS.length];private JTextField resultText = new JTextField("0.0");private String b="";public Calculator(){super("计算器");this.setLayout(null);resultText.setBounds(20, 5, 255, 40);resultText.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);resultText.setEditable(false);this.add(resultText);int x=20,y=55;for (int i=0;i<KEYS.length;i++){keys[i] = new JButton();keys[i].setText(KEYS[i]);keys[i].setBounds(x, y, 60, 40);if(x<215){x+=65;}else{x = 20;y+=45;}this.add(keys[i]);}for (int i = 0; i <KEYS.length; i++) {keys[i].addActionListener(this);}this.setResizable(false);this.setBounds(500, 200, 300, 400);this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);this.setVisible(true);}public void actionPerformed(ActionEvent e){String label = e.getActionCommand(); if (label=="c"||label=="="){if(label=="="){String s[]=yunsuan(this.b);String result=Result(s);this.b=result+"";resultText.setText(this.b);}else{this.b="";resultText.setText("0");}}else if (label=="sqr"){String n=yunsuan2(this.b);resultText.setText(n);this.b=n;}else if(label=="x*x"){String m=yunsuan3(this.b);resultText.setText(m);this.b=m;}else if(label=="e"||label=="π"){if (label=="e"){String m=String.valueOf(2.71828);this.b=this.b+m;resultText.setText(this.b);}if (label=="π"){String m=String.valueOf(3.14159265);this.b=this.b+m;resultText.setText(this.b);}}else{this.b=this.b+label;resultText.setText(this.b);}}private String[] yunsuan(String str){String s="";char a[]=new char[100];String jieguo[]=new String[100];int top=-1,j=0;for (int i=0;i<str.length();i++){if ("0123456789.".indexOf(str.charAt(i))>=0){s="";for (;i<str.length()&&"0123456789.".indexOf(str.charAt(i))>=0;i++){s=s+str.charAt(i);}i--;jieguo[j]=s;j++;}else if ("(".indexOf(str.charAt(i))>=0){top++;a[top]=str.charAt(i);}else if (")".indexOf(str.charAt(i))>=0){for (;;){if (a[top]!='('){jieguo[j]=a[top]+"";j++;top--;}else{top--;break;}}}else if ("*%÷".indexOf(str.charAt(i))>=0){if (top==-1){top++;a[top]=str.charAt(i);}else{if ("*%÷".indexOf(a[top])>=0){jieguo[j]=a[top]+"";j++;a[top]=str.charAt(i);}else if ("(".indexOf(a[top])>=0){top++;a[top]=str.charAt(i);}else if ("+-".indexOf(a[top])>=0){top++;a[top]=str.charAt(i);}}}else if ("+-".indexOf(str.charAt(i))>=0){if (top==-1){top++;a[top]=str.charAt(i);}else{if ("%*÷".indexOf(a[top])>=0){jieguo[j]=a[top]+"";j++;a[top]=str.charAt(i);}else if ("(".indexOf(a[top])>=0){top++;a[top]=str.charAt(i);}else if ("+-".indexOf(a[top])>=0){jieguo[j]=a[top]+"";j++;a[top]=str.charAt(i);}}}}for (;top!=-1;){jieguo[j]=a[top]+"";j++;top--;}return jieguo;}public String yunsuan2(String str){String result="";double a=Double.parseDouble(str),b=0;b=Math.sqrt(a);result=String.valueOf(b);return result;}public String yunsuan3(String str){String result="";double a=Double.parseDouble(str),b=0;b=Math.pow(a, 2);result=String.valueOf(b);return result;}public String Result(String str[]){String Result[]=new String[100];int Top=-1;for (int i=0;str[i]!=null;i++){if ("+-*%÷".indexOf(str[i])<0){Top++;Result[Top]=str[i];}if ("+-*%÷".indexOf(str[i])>=0){double x,y,n;x=Double.parseDouble(Result[Top]);Top--;y=Double.parseDouble(Result[Top]);Top--;if ("-".indexOf(str[i])>=0){n=y-x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}if ("+".indexOf(str[i])>=0){n=y+x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}if ("*".indexOf(str[i])>=0){n=y*x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}if ("÷".indexOf(str[i])>=0){if (x==0){String s="ERROR";return s;}else{n=y/x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}}if ("%".indexOf(str[i])>=0){if (x==0){String s="ERROR";return s;}else{n=y%x;Top++;Result[Top]=String.valueOf(n);}}}}return Result[Top];}public static void main(String arg[]){Calculator a=new Calculator();}
}

该计算器功能有限，只限于日常生活的使用，可以改进的方向很多

一：实现带符号数的运算，例如：-6-6

二：实现复数运算

三：实现多次方的运算

四：实现一元一次方程的运算

五：实现一元二次方程的运算

以上改进方向只是一小部分，对于有一些编程基础的人，可以尝试一下，对于大神这就是小儿科了。

欢迎读者评论，共同交流，共同进步。

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