有感于windows自带计算器的不好使,最近心血来潮按自己需求开发了一个多功能计算器。其核心的一部分来自于网上的学习资料，因此我也不敢私藏代码，特拿出来和大家分享心得。
   计算器功能如下：
    1.支持运行时更换界面皮肤，水印和按钮形状等外观显示。
    2.支持sin, cos, tan, cot, arcsin, arccos, arctan, arccot, !, log, ln, +, -, *, /, %, 乘方等基本运算，支持连续运算并自带PI，E的精确值。
    3.支持表达式计算，支持设置变量，可以轻松的实现公式运算。
    4.无限的结果保存，完全对用户透明，用户可以轻松的存储和读取先前的操作结果. 
    5.能够分析用户操作尤其是表达式中的语法错误，提醒用户而不是返回错误结果。

    

   

设计思路：

   整个程序的 GUI 由两部分组成。结果存储由 JDialog 完成， JDialog 内含一个 JList 存放结果。主界面由 JMenuBar 和 JTabbedPane 组成， JTabbedPane 的两个子界面分别用作按键式计算器和表达式式计算器。

   关于界面的构建工作全部由 CalculatorFace 类完成，同时按键式计算器的后台计算工作也有该类完成。 Parser 类则负责解析表达式返回计算结果。 CalculatorFace 调用 Parser 进行表达式计算工作。

  在处理按键式计算时，各种计算操作符号显然可以分为两类：单操作数和双操作数。单操作数计算只需要取出显示框中内容，进行计算再将结果显示即可。双操作数计算则显得比较麻烦。因为需要实现连续计算，所以必须保存上次的操作符号和上次输入的结果。为此增加lastOperator字段和number1，number2字段分别存储前次操作符和对应的操作数。
   运行机制如下：
   当按下新键时，将number2->number1，显示框中内容取出作为number2，同时根据lastOperator中内容进行计算（number1 lastOperator number2），计算完成后，将这次按键内容保存到lastOperator中。要注意的是，当“＝”按下时，将取消连续运算。因此添加boolean字段continued用来判断是否进行连续运算。
   考虑到用户的误操作，即可能不小心按错了按钮，因此每次运算应以输入新数字前最后一个操作符号为准。因此，continued事实上也控制运算是否进行，每次双操作运算后，continued赋值为false，输入数字后才重新为真。当continued为false时，程序只是简单的把按键值赋予lastOperator而不进行运算工作。
    而对于数字按键，唯一需要注意的是按下操作键后，再输入数据需要将显示框清空后从头输入；否则新数字将在显示框原有内容尾部添加。completed字段用于控制该情形。上述例外在于，第一次使用计算器时，即使没有按下操作键，也应该重新显示数字。First字段将处理这一情形。

    表达式解析则通过Parser类完成。getToken方法负责将表达式中基本的单元取出。这些基本单元包括：变量，数字和操作符号。运行时，首先将表达式中变量替换成其值，对处理好的表达式从左至右取出单元进行计算。计算采用递归下降的流式处理，调用按计算优先级排列好的各种函数，每种函数处理同一优先级的运算。
    优先级列表为：
括号，阶乘，正负号，三角函数/对数函数/反三角函数，乘方，乘/除/模运算，加减运算。
   下面举例说明表达式的解析过程。表达式
    10 + 5 * B
    有两个项：10和5*B，第二项包括两个因数：5和B，分别是一个数字和一个变量
   再看另外一个例子。表达式
   14 * (7 – C)
   有两个因数：14和(7-C)，分别是一个数字和一个圆括号表达式。圆括号表达式包括两个项：一个数字和一个变量。
   上述过程形成了递归下降解析器的基础。递归下降解析器是一组互相递归的方法，这些方法以一种链式方式实现生成规则。在每个适当的步骤上，解析器以代数学规定的正确顺序执行指定的操作。为了解释如何使用生成规则来解析表达式，采用下面的表达式来跟踪解析过程：
   9/3 – (100 + 56)
   整个解析过程如下：
(1) 获得第一项9/3；
(2) 获得第一项的两个因数并完成除法运算，得到结果3；
(3) 获得第二项(100+56)。在这一步启动递归分析过程处理括号内的子表达式；
(4) 获得其中的两项并完成加法运算，得到结果156；
(5) 从第二项的递归计算过程中返回；
(6) 3减去156，答案是-153。

Bugs:
      经过同学的友情测试，现发现bug如下：
（1）无法将――2形式识别为2
（2）乘方运算时，当数字和’!’中出现空格或者括号时无法处理
（3）类似sinlog10形式无法识别，只能识别sin（log10）
以上将在下一版本中修订。

Uncompleted features:
（1）任意进制的计算和转换
（2）角度与弧度的转换
（3）扩大计算范围（即应该使用BigDemical而不是double）
 以上同样会在下一版本中实现。

下面是程序的源代码：

package  cn.com.w4t.calculator;

import  java.awt.BorderLayout;
import  java.awt.Color;
import  java.awt.GridLayout;
import  java.awt.event.ActionEvent;
import  java.awt.event.ActionListener;
import  java.util.Vector;

import  javax.swing.JButton;
import  javax.swing.JDialog;
import  javax.swing.JFrame;
import  javax.swing.JLabel;
import  javax.swing.JList;
import  javax.swing.JMenu;
import  javax.swing.JMenuBar;
import  javax.swing.JMenuItem;
import  javax.swing.JPanel;
import  javax.swing.JScrollPane;
import  javax.swing.JTabbedPane;
import  javax.swing.JTextArea;
import  javax.swing.JTextField;
import  javax.swing.UIManager;
import  javax.swing.border.EtchedBorder;
import  javax.swing.border.LineBorder;
import  javax.swing.border.TitledBorder;

import  org.jvnet.substance.SubstanceLookAndFeel;
import  org.jvnet.substance.theme.SubstancePurpleTheme;
import  org.jvnet.substance.watermark.SubstanceBinaryWatermark;

/** */ /**
 * Main Application Interface
 * 
 *  @author  td
 * 
  */
@SuppressWarnings( " serial " )
public   class  CalculatorFace  extends  JFrame  implements  ActionListener  {

     /** */ /**
     * 按键计算的结果
      */
     private   double  result1;

     /** */ /**
     * 表达式计算的结果
      */
     private   double  result2;

     /** */ /**
     * 二元计算是否完成，完成后下次输入数据时将从头开始而不是在原有数据后添加
      */
     private   boolean  completed  =   false ;

     /** */ /**
     * 是否是第一次进行操作
      */
     private   boolean  first  =   true ;

     /** */ /**
     * 是否进行连续计算，比如"="将取消连续运算
      */
     private   boolean  continued  =   false ;

     /** */ /**
     * 被保存的先前计算结果集
      */
     private  Vector < String >  resultVector  =   new  Vector < String > ();

     /** */ /**
     * 计算表达式
      */
     private  String express;

     /** */ /**
     * 变量值
      */
     private  String variables;

     /** */ /**
     * 表达式解析式
      */
     private  Parser parser  =   new  Parser();

     /** */ /**
     * 操作按键
      */
     private  JButton[] operatorBtns  =   new  JButton[ 20 ];

     /** */ /**
     * 操作符号
      */
     private  String[] op  =   {  " + " ,  " - " ,  " * " ,  " / " ,  " % " ,  " ^ " ,  " ! " ,  " = " ,  " ln " ,
             " log " ,  " sin " ,  " cos " ,  " tan " ,  " cot " ,  " arcsin " ,  " arccos " ,  " arctan " ,
             " arccot " ,  " PI " ,  " E "  } ;

     /** */ /**
     * 数字按键
      */
     private  JButton[] numberBtns  =   new  JButton[ 12 ];

     /** */ /**
     * 保持结果的对话框
      */
     private  JDialog resultHolder;

     /** */ /**
     * 保持结果的列表
      */
     private  JList resultList;

     /** */ /**
     * 一些系统功能按键,显示、隐藏结果记录对话框，存储计算结果，清屏，退格
      */
     private  JButton clearBtn, saveBtn, saveBtn2, backBtn, shBtn, shBtn2,
            submitBtn;

     /** */ /**
     * 主界面
      */
     private  JTabbedPane mainTab;

     /** */ /**
     * 输入框
      */
     private  JTextField resultField1, resultField2, inputField;

     /** */ /**
     * 错误标签
      */
     private  JLabel errorLabel1, errorLabel2;

     /** */ /**
     * 监听器
      */
     private  ActionListener numberListener  =   new  NumberListener(),
            oneOperatorListener  =   new  OneOperatorListener(),
            twoOperatorListener  =   new  TwoOperatorListener();

     /** */ /**
     * 菜单
      */
     private  JMenu fileM, setM, helpM;

     /** */ /**
     * 菜单栏
      */
     private  JMenuBar menu;

     /** */ /**
     * 变量输入框
      */
     private  JTextArea variableArea;

     /** */ /**
     * 操作数
      */
     private  String number1  =   " 0.0 " , number2  =   " 0.0 " ;

     /** */ /**
     * 上一次操作符号
      */
     private  String lastOperator;

     //  private JMenuItem fileItem, settingsItem, helpItem;

     public  CalculatorFace()  {
         super ();
        init();
    }

     /** */ /**
     * 初始化属性
     * 
      */
     private   void  initReference()  {
         //  init all buttons
         for  ( int  i  =   0 ; i  <   10 ; i ++ )  {
            numberBtns[i]  =   new  JButton(Integer.toString(i));
            numberBtns[i].addActionListener(numberListener);
            numberBtns[i].setBorder( null );
        }
        numberBtns[ 10 ]  =   new  JButton( " . " );
        numberBtns[ 10 ].addActionListener(oneOperatorListener);
        numberBtns[ 10 ].setBorder( null );
        numberBtns[ 11 ]  =   new  JButton( " +/- " );
        numberBtns[ 11 ].setBorder( null );
        numberBtns[ 11 ].addActionListener(oneOperatorListener);
         for  ( int  i  =   0 ; i  <  op.length; i ++ )  {
            operatorBtns[i]  =   new  JButton(op[i]);
             if  (i  <   6 )
                operatorBtns[i].addActionListener(twoOperatorListener);
             else
                operatorBtns[i].addActionListener(oneOperatorListener);
            operatorBtns[i].setBorder( null );
        }
        clearBtn  =   new  JButton( " Clear " );
        clearBtn.addActionListener( this );
        clearBtn.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        saveBtn  =   new  JButton( " Save " );
        saveBtn.addActionListener( this );
        saveBtn.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        saveBtn2  =   new  JButton( " Save " );
        saveBtn2.addActionListener( this );
        saveBtn2.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        backBtn  =   new  JButton( " Back " );
        backBtn.addActionListener( this );
        backBtn.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        shBtn  =   new  JButton( " S/H " );
        shBtn.addActionListener( this );
        shBtn.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        shBtn2  =   new  JButton( " S/H " );
        shBtn2.addActionListener( this );
        shBtn2.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));
        submitBtn  =   new  JButton( " Submit " );
        ParserListener p  =   new  ParserListener();
        submitBtn.addActionListener(p);
        submitBtn.setBorder( new  EtchedBorder(EtchedBorder.LOWERED));

         //  init textfileds
        resultField1  =   new  JTextField( " 0.0 " );
        resultField1.setEditable( false );
        resultField2  =   new  JTextField( " 0.0 " );
        resultField2.setEditable( false );
        inputField  =   new  JTextField();
        inputField.addActionListener(p);
        inputField.setToolTipText( " 输入表达式，可以含有变量，但是变量必须在下面定义 " );
        variableArea  =   new  JTextArea();
        variableArea.setToolTipText( " 输入变量值，约定形式为a=1,b=2，请勿使用s，c，t等关键字作为变量名 " );

         //  init labels
        errorLabel1  =   new  JLabel();
        errorLabel1.setForeground(Color.red);
        errorLabel2  =   new  JLabel();
        errorLabel2.setForeground(Color.red);

        mainTab  =   new  JTabbedPane();

         //  init menu
        menu  =   new  JMenuBar();
        fileM  =   new  JMenu( " File " );
        fileM.setMnemonic( ' F ' );
        setM  =   new  JMenu( " Settings " );
        setM.setMnemonic( ' S ' );
        helpM  =   new  JMenu( " Help " );
        helpM.setMnemonic( ' H ' );
    }

     /** */ /**
     * 初始化菜单
     * 
      */
     private   void  initMenu()  {
        menu.add(fileM);
        menu.add(setM);
        menu.add(helpM);
        fileM.add( new  JMenuItem( " Exit " ));
        setM.add( new  JMenuItem( " 二进制 " ));
        setM.add( new  JMenuItem( " 八进制 " ));
        setM.add( new  JMenuItem( " 十进制 " ));