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Java编程：实现带括号功能的简易计算器

2023-07-05 08:05:39 深夜i -- --

Java编程括号功能简易计算器实现计算表达式

随着计算机技术的不断发展，各种类型的计算器已经成为人们日常生活中必不可少的工具。在编程方面，Java语言已经成为最受欢迎的语言之一，其强大的功能和灵活性极大地方便了开发者在实现各种应用和工具方面的工作。在本文中，我们将探讨如何使用Java编程语言实现一个带有括号功能的简易计算器。

在实现这个计算器之前，我们需要知道计算器需要完成哪些基本功能。通常情况下，计算器需要实现加、减、乘、除四种基本数学运算，以及具备优先级功能，即带括号的运算。在Java编程语言中，我们可以使用内置的数据结构和运算符进行数学运算，包括基本的算术运算符，如+、-、*、/等，以及条件语句和循环语句等功能。

我们可以首先创建一个简单的计算器，实现基本的数学运算。在这个计算器中，我们可以定义一个类Calculator，设置四个实例变量num1、num2、op、result，分别表示用户输入的第一个数字、第二个数字、运算符和计算结果。在此基础上，我们可以编写如下的代码：


public class Calculator {
  private double num1;
  private double num2;
  private char op;
  private double result;
  public Calculator(double num1, double num2, char op)
    this.num1 = num1;
    this.num2 = num2;
    this.op = op;
  
  public double calculate() {
    switch (op) {
      case '+':
        result = num1 + num2;
        break;
      case '-':
        result = num1 - num2;
        break;
      case '*':
        result = num1 * num2;
        break;
      case '/':
        result = num1 / num2;
        break;
      default:
        System.out.println("Invalid operator");
    }
    return result;
  }
}

在这个简单的计算器类中，我们定义了一个构造函数和一个计算函数，用于接收用户输入的数字和运算符，并计算结果。在计算函数中，使用Java中的switch语句来判断运算符，并根据不同的运算符执行不同的操作。在这个简单的计算器中，我们没有考虑括号运算的功能。

为了实现带括号功能的计算器，我们需要修改上面的代码。首先，我们需要将用户输入的字符串转换为可以计算的表达式，以便可以进行括号运算。在这个过程中，我们可以使用Java中的字符串处理方法来处理表达式字符串。

我们可以定义一个新的方法，named expressionEvaluation，用来处理表达式计算过程。我们可以在这个函数中，使用Java中的栈来保存运算符和括号信息，然后进行计算。在这个函数中，我们可以编写以下代码：


public double expressionEvaluation(String[] expr) {
    Stack<Double> operands = new Stack<>();
    Stack<Character> operators = new Stack<>();
    for (String token : expr) {
      char c = token.charAt(0);
      if (Character.isDigit(c)) {
        operands.push(Double.parseDouble(token));
      } else if (c == '(') {
        operators.push(c);
      } else if (c == ')') {
        while (operators.peek() != '(') {
          performCalculation(operands, operators);
        }
        operators.pop();
      } else if (isOperator(c)) {
        while (!operators.isEmpty() && hasHigherPrecedence(c, operators.peek())) {
          performCalculation(operands, operators);
        }
        operators.push(c);
      } else {
        System.out.println("Invalid character: " + c);
      }
    }
    while (!operators.isEmpty()) {
      performCalculation(operands, operators);
    }
    return operands.pop();
  }

在这个函数中，我们定义了两个栈，一个操作数栈，用于保存数字，一个运算符栈，用于保存运算符和括号字符。在处理表达式时，我们按照括号优先的顺序对表达式进行处理，即括号内的表达式优先进行计算。具体地说，当读取到数字时，我们将其压入操作数栈中；当读取到左括号时，我们将其压入运算符栈中；当读取到右括号时，我们从运算符栈中取出运算符和数字进行计算，直到计算到与左括号对应的右括号位置；当读取到运算符时，我们将其与栈顶的运算符进行比较，若优先级高，则将该运算符压入运算符栈中；若优先级低，则取出栈顶的运算符和数字进行计算，直到该运算符的优先级高于栈顶运算符为止。

在实现这个计算器时，我们还需要定义一些辅助函数，如判断一个字符是否为运算符，两个运算符的优先级比较等。具体地，我们可以定义一个名为isOperator()的函数，用于判断一个字符是否为运算符；定义一个名为hasHigherPrecedence()的函数，用于比较两个运算符的优先级；定义一个名为performCalculation()的函数，用于从操作数栈和运算符栈中取出两个数字和一个运算符进行计算，然后将计算结果压入操作数栈中。在这些函数的帮助下，我们可以编写出一个强大的带括号功能的计算器了。

综上所述，本文介绍了如何使用Java编程语言实现一个带括号功能的简易计算器，并提供了完整的实现代码。通过掌握这些技巧和方法，开发者们可以进一步掌握Java编程语言的使用，并在实际工作中更加灵活地应用该语言的功能。

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