《金融IT 入门-程序设计》
课程设计报告
中国地质大学长城学
院XX 系 2017年 月 3 日
目录
一．总体概述：
二．设计目标： 三．程序流程图： 四．程序代码： 五．设计
体会:
题目： 用Python 编写简易计算器程序 学号：
专业：
班
级：
姓
名
：
指导教师：
2016-2017学年 第二学期
一、设计内容
1.课程设计目的：
1）掌握Java语言的程序设计方法；
2）理论联系实际，进一步提高学生的软件开发技术； 3）培养学生分析、解决问题的能力；
4）提高学生实践论文撰写能力。
2.课程设计任务：??
1)设计的计算器应用程序可以完成加法、减法、乘法、除法以及取余运算（可以进行浮点数和负数的运算）；
2)有求倒数、退格和清零功能。
3.创新要求：
能进行正切、余弦，以及求平方根、指数（包括对e）、自然对数运算。图形界面采用继承windowadapter类，采取调用类方法来注册监听！
4.设计要求:
1)设计的计算器应用程序可以完成加法、减法、乘法、除法和取余运算。且有小数点、正负号、求倒数、退格和清零功能。
2)课程设计可选用Eclipse、JBuilder、NetBeans等作为开发平台以提高开发效率，通过资料查阅和学习尽可能熟练掌握其中一种集成开发环境。
3）认真按时完成课程设计报告，课程设计报告内容包括：设计任务与要求、需求分析、设计思路、详细设计、运行调试与分析讨论和设计体会与小结六个部分。
二、原理与分析
1.开发的技术及功能
本课程设计是要做一个图形界面的计算器，其界面主要是由swing组件中的控件构成。程序实现了计算器的基本功能有：加、减、乘、除基本算术运算（可以进行浮点和负数运算）和sin、cos、tan等三角函数求值
运算，同时能进行指数运算和自然对数运算，还有求倒数、退格和清零功能。
2.设计思路
设计这个计算器主要是参考Windows操作系统中自带的计算器，由于编者水平和时间的限制，不能将计算器设计到科学型及其他更复杂的类型，在设计过程中还参考了一些其他的优秀设计。但本计算器除了常用的加减乘除（可以进行浮点和负数运算）这些基本运算外，还有求余、求倒、退格、清零，甚至还能进行一些复杂科学的运算，比如余弦（cos）、正切（tan）、指数运算（pow）、自然对数运算（log）、求平方根（sqrt）以及对e的指数运算（exp），并且还能进行连续运算。总体上说来，本计算器设计简单，代码很少，程序很小，但功能却很强大，这是同类计算器所不具备的。
3.设计效果图
设计时先在设计界面中添加按钮等控件，后在按钮的actionPerformed事件中添加代码完成其功能其中调用了Java类中的Math函数库以及各种字符串操作。设计的界面如下：
图一计算器运行界面
三、设计过程
1.程序思路：
1）本应用程序继承自框架类（JFrame），容器Container c采用BorderLayout边缘布局，将单行文本框加入到“North”区域，包含各种按钮的面板JPanel p加入到”Center”区域。包含各种按钮的面板JPanel
p 采用3行6列的网格布局，然后将数字按钮和运算符按钮以及控制按钮用一个for循环添加到面板中同时注册按钮事件监听器。如：
Button b=new Button();
b.addActionListener(事件监听器)；
2）事件监听器中的事件处理方法void actionPerformed(ActionEvent evt)完成主要的按钮事件的处理。事件处理分以下几种情况：数字按钮事件（”0”，”1”，”2”…”8”，”9”）、运算符按钮事件（”+”，”－“，”*”，”/”，”%”）、正负号按钮事件（”+/-“）、小数点按钮事件（”.”）、等号按钮事件（”＝”）、求倒按钮事件（”求倒”）、退格按钮事件（”退格”）、清除按钮事件(“C”) 、正切（tan）、余弦（cos），以及求平方根（sqrt）、指数（pow）、对e的指数（exp）、对数运算（log）。
3）在事件处理，触发按钮事件时，先判断是或是数字是或是“-/+”是或是“.”，是的话就将负号“-”、数字、小数点“.”分别写入文本框并存放在sum中，然后判断是或是“退格”、“求倒”等，是的话进行相应的处理，都不是的话则跳到doOperation()执行运算同时将运算符存放在preOperater中。触发按钮事件时，要进一步分析，是重新开始计算时触发的按钮事件还是计算中间触发的按钮事件。
4）计算器完成的是一个数学表达式，如：3＋2，所以可以采用一个数组来存储数字或字符，如3，＋，2分别存储在数组中，最后运算时，可以一一取出来进行运算。
5）利用按钮设计计算器的各个运算符和操作符，通过按钮的事件处理实现按钮计算功能。
6）利用文本框显示操作数和运算结果。
2.功能实现：
1)加减乘除求余以及指数运算
void doOperation(){
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if(preOperater.equals("")) sum=m; //无前一操作，结果为刚输入数
//将结果与文本框中的数据按照前一个运算符运算
if(preOperater.equals("+")) sum=sum+m; //加法运算
if(preOperater.equals("-")) sum=sum-m; //减法运算
if(preOperater.equals("*")) sum=sum*m; //乘法运算
if(preOperater.equals("/")) sum=sum/m; //除法运算
if(preOperater.equals("%")) sum=sum%m; //求余
if(preOperater.equals("pow")) sum=Math.pow(sum, m); //求幂，指数运算
}
2)其他运算
Ⅰ、求平方根
Void sqrt（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能开根号");
else
x.setText(""+Math.sqrt(m));
}
Ⅱ、对数运算
Void log（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
if (m<0)
x.setText("负数不能进行自然对数运算");
else
x.setText(""+Math.log(m));
}
Ⅲ、余弦运算
Void cos（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.cos(m));
}
Ⅳ、正切运算
Void tan（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.tan(m));
}
Ⅴ、e的指数运算
Void exp（）{
double m=Double.parseDouble(x.getText());
x.setText(""+Math.exp(m));
}
Ⅵ、倒数运算
Void daoshu（）{
if (Double.parseDouble(x.getText())==0)
x.setText("除数不能为零");
else{
x.setText(""+1/(Double.parseDouble(x.getText())));
preOperater="";
}
}
3)主要方法说明
public cos(double x) //求x的余弦函数
public tan (double x) //求x的正切函数
public sqrt(double x) //求x的平方根
public log (double x) //求x的自然对数运算
public exp (double x) //求e的x次幂
public pow (double a，double b) //求a的b次幂public daoshu (double x) //求x的倒数
4)程序流程图
3.算法思路：
这是一个简单的计算器，里面所涉及到的功能就是加、减、乘、除、开方运算、等基本功能。仅须定义两个变量来保存双运算操作的前一个数和当前在计算器上显示的数字即可，而对于单运算的操作要求更加简单，只需要一个变量就可以了。当然对数据进行判断是必不可少的。在输入数据之后Character.isDigit(Command.charAt(0))判断输入的数据是否符合要求。不符合要求给出提示，符合要求以后将判断点击的运算符，执行相应的操作。
对于单运算操作要进一步判断是否符合要求，如果是就进入下步计算，如果不是就弹出相应的提示：“负数不能开根号"； "除数不能为零"；用try….catch
捕获异常,如果有异常则中止活动。在进行开方（sqrt）运算时，如果输入数为负数，则弹出"负数不能开根号"，中止运算。在进行自然对数运算时（log）如果输入数为负数，则弹出"负数不能进行自然对数运算”。在进行三角函数运算时（cos、tan）不必考虑输入的数字是否符合规范，对于任意输入的数函数本身有一个判断的过程，都能把输入的数转化为合适的范围，进而得到正确的结果。对于加减乘除等双运算操作，每个功能都由每一个模块来实现，当按下加按钮时，进行相应的加法操作，这一块对相应的操作数没有要求；当点击减号时，则进行减法操作，由jTextField.getText()得到数字按钮的值显示在相应的文本框中；乘法操作在点击一个操作数然后点击乘号再点击另一个时得出相应的结果显示
在文本框中；在作除法运算时，当被除数点击为零时，调用catch进行异常处理，弹出“Infinity”。
4.数据分析：
在事件处理，触发按钮事件时，先判断是或是数字是或是“-/+”是或是“.”，是的话就将负号“-”、数字、小数点“.”分别写入文本框并存放在sum中，然后判断是或是“退格”、“求倒”等，是的话进行相应的处理，都不是的话则跳到doOperation()执行运算同时将运算符存放在preOperater中。触发按钮事件时，要进一步分析，是重新开始计算时触发的按钮事件还是计算中间触发的按钮事件。
四、设计结果与分析
⒈运行调试
1)进行加减乘除求余以及指数运算
带负数的浮点加法运算（例：-1.2+4=2.8）
依次按“+/-”（也可以最后按），“1.2”，“+”，“4”键
按下“+”键按下“4”键按下“=”键
分析：输出的结果如图所示，计算器可以直接输入“-”，计算比较简便，带负号的浮点数加法做起来没有问题。
2)求倒
先输入1.25，再按下“求倒”键
分析：输出的结果如图所示，倒数功能实现，计算时，不仅是结果，输入的数据同样可以先实现倒数功能后再进行相应的计算，没有影响！
3)退格
输入数字1265
按下“退格”键
分析：输出的结果如图所示，本计算器退格键有一个特点是，就算是是计算后得出的结果也能实现退格，缺点是不能很好的处理小数点的问题，因为小数点也是字符串的一部分。
4)清零
按下“c”键
分析：输出的结果如图所示，按清零键后数据全部消除。
5)求余弦、求正切、对e求幂、求平方根、求自然对数、求倒运算
（例：cos30）先按下“30”键
再按下“cos”键
6)连续运算（例：2*3*4=24.0）
依次按下“3”、“*”、“4”、“/”、“6”、“=”键
7)异常处理（例：求倒时输入数为0）
先按“0”键
再按“求倒”键
五、设计体会与小结
作为一名计算机科学与技术专业的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。经过一段时间的努力，计算器课程设计终于结束了，虽然很忙碌、很疲劳，但是收获很大。这些天我几乎每天的专注和辛劳，唤回了我对Java这门语言的重新的认识，对Java这门编程语言也有了深刻的理解。
当然在本次课程设计的过程中，我碰到了很多问题，比如求倒时，最先我是把按钮新建成“1/x”，但是出现问题，怎么找都没找出问题来，其后重新整理思绪才发现不能设成“1/x”，因为“1/x”中第一个字符是数字，而Character.isDigit(Command.charAt(0))会将“1/x”当做数字键写入文本框。还有就是实现退格功能时不知道怎样处理，最后上网百度了一下才找到了方法，这也让我深刻体会到了网络的作用。当然还遇到了其他的困难，这些花费了我很多时间，使我失败了很多次，但是通过我们不解的努力还是一一克服了这些问题，最终还是成功了。当然在这次试验中也暴露自己一些问题，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，基础知识的不牢固，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次课程设计，除了全面系统的理解了JAVA面向对象编程原理的一般原理和基本实现方法，还把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的编程原理的知识强化，把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，这加深了对理论知识的理解。课程设计中程序比较复
杂，在调试时应该仔细，在程序调试时，注意尽力寻找程序中存在的不足之处，进而使功能更加完善。
当然在做课程设计要有很大的耐心，做的过程就是不断的调试—修改—调试过程，只有静下心来才能把问题解决。
六、参考文献
[1] 於东军等《Java程序设计与应用开发》（第二版）清华大学出版社2009.5
[2] Bruce Eckel 《Java编程思想》机械工业出版社 2007.6
[3] 杨树林等《Java语言最新实用案例教程》(第2版) 清华大学出版社2010.7
七、源程序
import java.util.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
public class Calculater extends JFrame implements ActionListener{ JTextField x; //文本框
String preOperater=""; //上一次的运算符
double sum=0; //运算结果
public Calculater(String title){
super(title);
Container c=getContentPane(); //容器
c.setLayout(new BorderLayout()); //容器采用边缘布局
x=new JTextField(50);
c.add("North",x);
String buttoned[]={"0","1","2","3","+/-",".","C","退格","求倒","4","5","6","7","+","-","*","/","%","8","9","=","sqrt","pow", "log","cos","tan","exp"};
JPanel p=new JPanel(); //面板
p.setLayout(new GridLayout(3,9,10,10)); //面板采用行列数3，6的网格布局
for(int k=0;k JButton b=new JButton(buttoned[k]); p.add(b); b.addActionListener(this); } c.add("Center",p); this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); } //响应用户事件，根据点击按钮实现相关操作 public void actionPerformed(ActionEvent e){ String Command=e.getActionCommand(); try{ if(Character.isDigit(Command.charAt(0))){ //如果按钮事件为数字键 x.setText(x.getText()+Command); //添加数字 } else if(Command.equals(".")){ //如果按钮事件为"."键xiaoshu(); } else if(Command.equals("+/-")) { //如果按钮事件为"+/-"键fuhao(); } else if (Command.equals("退格")){ //如果按钮事件为"退格"键 backspace(); } else if(Command.equals("=")){ //如果按钮事件为"="键 dengyu(); } else if(Command.equals("sqrt")){ //如果按钮事件为"sqrt"键sqrt(); } else if(Command.equals("log")){ //如果按钮事件为"log"键log(); } else if(Command.equals("cos")){ //如果按钮事件为"cos"键cos(); } else if(Command.equals("tan")){ //如果按钮事件为"tan"键tan(); } else if(Command.equals("exp")){ //如果按钮事件为"exp"键exp(); } else if (Command.equals("求倒")) { //如果按钮事件为"求倒"键 qiudao(); } else if(Command.equals("C")){ //如果按钮事件为"C"键 clear(); } else { doOperation(); //记录运算符和输入的数字 x.setText(""); preOperater=Command; } }catch(Exception ex) {sum=0; x.setText("");}
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