Android开发实现简单计算器功能

计算器项目，要求实现加、减、乘、除、求倒数、求平方根等简单运算。

真机调试结果如下图：

布局文件：main_activity.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:background="#FFFFFF"
    android:orientation="vertical"
    android:padding="3dp">

    <ScrollView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content">

        <LinearLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:orientation="vertical">

            <TextView
                android:layout_width="match_parent"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:gravity="center"
                android:text="简单计算器"
                android:textColor="#000000"
                android:textSize="20sp" />

            <LinearLayout
                android:layout_width="match_parent"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:background="#ffffff"
                android:orientation="vertical">

                <TextView
                    android:id="@+id/tv_result"
                    android:background="#4E4B4B"
                    android:layout_width="match_parent"
                    android:layout_height="wrap_content"
                    android:gravity="right|bottom"
                    android:lines="3"
                    android:maxLines="3"
                    android:scrollbars="vertical"
                    android:text="0"
                    android:textColor="#FFFFFF"
                    android:textSize="35sp" />
            </LinearLayout>

            <GridLayout
                android:layout_width="match_parent"
                android:layout_height="match_parent"
                android:columnCount="4"
                >

                <Button
                    android:id="@+id/btn_cancel"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:shadowColor="@color/purple_500"
                    android:text="CE"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_divide"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="÷"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_multiply"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="×"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_clear"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="C"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_seven"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="7"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_eight"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="8"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp" />

                <Button
                    android:id="@+id/btn_nine"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="9"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_plus"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="+"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_four"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="4"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_five"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="5"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_six"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="6"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_minus"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="-"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_one"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="1"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_two"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="2"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_three"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="3"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <ImageButton
                    android:id="@+id/ib_sqrt"
                    android:layout_width="90dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:scaleType="centerInside"
                    android:src="@drawable/sqrt"
                    android:gravity="center"
                    android:layout_marginStart="4dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_reciprocal"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="1/x"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="28sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_zero"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="0"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_dot"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="."
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>

                <Button
                    android:id="@+id/btn_equal"
                    android:layout_width="85dp"
                    android:layout_height="70dp"
                    android:backgroundTint="@color/gray"
                    android:gravity="center"
                    android:text="＝"
                    android:textColor="@color/black"
                    android:textSize="30sp"
                    android:layout_marginStart="5dp"/>
            </GridLayout>

        </LinearLayout>
    </ScrollView>

</LinearLayout>

活动页面：MainActivity.java

package com.example.calculator;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;
import com.example.calculator.cal.CoreAlgorithm;

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener{

        private TextView tv_result; // 声明一个文本视图对象
        private double result =0; // 当前的计算结果
        private String showText = ""; // 显示的文本内容
        private final StringBuilder builder=new StringBuilder();  //存储运算式子的字符串构造器

        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_main);
            tv_result = findViewById(R.id.tv_result);

            int[] buttonSeq={
                    R.id.btn_cancel, // “取消”按钮
                    R.id.btn_divide,// “除法”按钮
                    R.id.btn_multiply , // “乘法”按钮
                    R.id.btn_clear , // “清除”按钮
                    R.id.btn_seven , // 数字7
                    R.id.btn_eight , // 数字8
                    R.id.btn_nine , // 数字9
                    R.id.btn_plus , // “加法”按钮
                    R.id.btn_four , // 数字4
                    R.id.btn_five , // 数字5
                    R.id.btn_six , // 数字6
                    R.id.btn_minus , // “减法”按钮
                    R.id.btn_one , // 数字1
                    R.id.btn_two , // 数字2
                    R.id.btn_three , // 数字3
                    R.id.btn_reciprocal , // 求倒数按钮
                    R.id.btn_zero , // 数字0
                    R.id.btn_dot , // “小数点”按钮
                    R.id.btn_equal , // “等号”按钮
                    R.id.ib_sqrt // “开平方”按钮
            };

            for(int buttonId:buttonSeq)
                findViewById(buttonId).setOnClickListener(this);

            builder.append(0);
        }

//符号分类
        //数字
        //四则运算符
        //小数点
        //根号，倒数，等号，直接出结果
        //CE C

        @Override
        public void onClick(View v) {
            int id=v.getId();
            String inputText="";

//        if(result!=0){          //如果结果不为0，则按照结果进行运算
//            clear();
//            builder.append(result);
//        }

            //若不为根号，因为根号按钮无法取值
            if(id!=R.id.ib_sqrt) {
                inputText = ((TextView) v).getText().toString();

                //判断是否为数字、小数点以及四则运算符

                if (inputText.matches("\\d|\\.")) {         //输入是否为数字或点号
                    resultCheck();
                    if(builder.toString().equals("0")){
                        builder.deleteCharAt(builder.length()-1);}

                    builder.append(inputText);
                    if(verifyExp(builder.toString())){
                        refreshText(builder.toString());      //表达式正确刷新
                    }else{
                        builder.deleteCharAt(builder.length() - 1);  //表达式不正确删除最后一位字符
                    }

                } else if (inputText.matches("\\+|-|×|÷")) {        //输入为四则运算符

                    resultCheck();

                    builder.append(inputText);
                    if(verifyExp(builder.toString())){
                        refreshText(builder.toString());
                    }else{                                               //更替运算符操作
                        builder.deleteCharAt(builder.length() - 1);
                        builder.deleteCharAt(builder.length() - 1);
                        builder.append(inputText);
                        refreshText(builder.toString());
                    }

                }
                else {                          //点击了CE C 1/X =

                    switch (inputText) {
                        case "CE":
                            resultCheck();
                            //有字符才能删除
                            if (builder.length() > 0) {
                                builder.deleteCharAt(builder.length() - 1);
                                refreshText(builder.toString());
                            } else {

                                Toast.makeText(this, "没有数字可删了", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            }
                            break;
                        case "C":
                            refreshText("");
                            result=0.0;
                            builder.delete(0, builder.length());    //builder清空
                            builder.append(0);
                            break;
                        case "1/x":
                            resultCheck();
                            result=1/(CoreAlgorithm.calExp(builder.toString()));
                            refreshText("1/("+builder.toString()+")=\n"+result);
                            break;
                        case "＝":
                            resultCheck();
                            if(result==0.0) {
                                result = CoreAlgorithm.calExp(builder.toString());
//                                builder.append("=");//容易出错 ,按等号会把这个式子进行运算
                                refreshText(builder.toString() + "=\n" + result);
                            }
                            break;
                        default:
                            Toast.makeText(this, "error", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }

                }
            }else{      // 点击了开根号,由于算法不支持有运算符在前,目前已经支持
                resultCheck();  //经过一次检查结果被清零，结果存于builder中
                 result = Math.sqrt(CoreAlgorithm.calExp(builder.toString()));
                 refreshText("√(" + builder.toString() + ")=\n" + result);

            }

        }

        //检查整个表达式
        public boolean verifyExp(String exp){       //验证整个表达式是否合法
            String lastNum="";
            String[] sp=exp.split("\\+|-|×|÷");      //将操作数分割出来
            char lastChar=exp.charAt(exp.length()-1);       //获得最后一个字符

            lastNum=sp[sp.length-1];     //取得最后一位操作数

            if(String.valueOf(lastChar).matches("\\+|-|×|÷"))  //如果当前符号为四则运算符
            {
                lastNum="";
                return exp.matches(".*(\\d[+-×÷])|.*(\\.[+-×÷])");      //验证最后的运算符是否符合只有一个原则

            }else{                                                          //最后一位为运算数
                return  lastNum.matches("^[-]?\\d*\\.?\\d*");   //验证最后一位运算数是否合法

            }
        }

        // 刷新文本显示
        private void refreshText(String text) {
            showText = text;
            tv_result.setText(showText);
        }

        // 清空并初始化
        private void clear() {
            builder.delete(0, builder.length());
            showText="";
        }

        //基本每个出结果的按钮都要执行一次这个函数
        public void resultCheck(){      //运算结果检查，有结果用结果，结果不为数字进行处理
            if(result!=0){          //如果结果不为0，则按照结果进行运算
                String res=String.valueOf(result);
                if(res.matches("^[-]?\\d*\\.?\\d*")){   //若为浮点数字
                    clear();
                    builder.append(result);
                    result=0;    //结果不清零，检查的时候就会一直重复放入结果
                }else{      //若结果为字母，分母为0会返回Infinity，以及负数开方
                    clear();
                    builder.append("0");
                    result=0;
                }
            }

            if(builder.length()==0){
                builder.append(0);
            }

        }

}

核心算法：CoreAlgorithm.java

package com.example.calculator.cal;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class CoreAlgorithm {

        private static final Stack<Double> st = new Stack<>();      //原始数字栈
        private static final Queue<Double> qu = new ArrayDeque<>();  //序列化数字队列,
        private static final Queue<String> queOp = new ArrayDeque<>();        //符号队列
        private static final Queue<String> newQueOp = new ArrayDeque<>();

        public static double calExp(String exp) {

//       String str="1+3*2-8/2+6";
//        String str="1+3*2/1";

            //本算法似乎不支持符号在前面,目前算法已经改进

            //处理运算符在式子最后
            if (exp.matches(".*[\\+\\-×÷]")) {
                exp = exp.substring(0, exp.length() - 1);
            }

            String[] sp; //存放分割数组

            //运算符在式子最前面
            if (exp.matches("[\\+\\-×÷].*")) {
                String fistElem=exp.substring(0,1); //截取首个字符
                exp=exp.substring(1);       //舍去首个字符
                //分割字符，提取数字
                sp = exp.split("\\+|-|×|÷");
                if(fistElem.equals("-")){       //首个字符为负号
                    sp[0]="-"+sp[0];        //添加负号
                }
            }else{  //没有符号在前
                sp = exp.split("\\+|-|×|÷");
            }

            //之前直接分割字符会导致，数组第一位为空，导致程序无法运行

            for (int i = sp.length - 1; i >= 0; i--) {
                if (sp[i].equals(".")) {
                    st.push(0.0);       //替换点号
                } else {
                    st.push(Double.parseDouble(sp[i]));
                }

            }

            //寻找匹配字符串
            Pattern p = Pattern.compile("\\+|-|×|÷");
            Matcher m = p.matcher(exp);
            while (m.find()) {

                queOp.add(m.group());
            }

//        for(int i=sp.length-1;i>=0;i--){
//           System.out.println(st.pop());
//        }

//       int size=queNum.size();
//       for(int i=0;i<size;i++)
//           System.out.println(queNum.poll());

            //运算降级序列化
            while (st.size() > 0) {

                String currOp;

                if (queOp.size() > 0) {
                    currOp = queOp.poll();
                } else {
                    currOp = "0";
                }

                switch (currOp) {
                    case "×":
                        st.push(st.pop() * st.pop());
                        break;
                    case "÷":
                        st.push(st.pop() / st.pop());
                        break;
                    case "+":
                        qu.add(st.pop());
                        newQueOp.add("+");
                        break;
                    case "-":
                        qu.add(st.pop());
                        newQueOp.add("-");
                        break;
                    default:
                        qu.add(st.pop());

                }
            }

            //正常运算
            if (qu.size() > 0) {
                double res = qu.poll();
                while (qu.size() > 0) {

                    String op = "";
                    if (newQueOp.size() > 0) {
                        op = newQueOp.poll();
                    } else {
                        op = "none";
                    }

                    switch (op) {
                        case "+":
                            res += qu.poll();
                            break;
                        case "-":
                            res -= qu.poll();
                            break;
                        default:
                            System.out.println("none");
                    }

                }

                return res;

            }

            return 0.0;
        }
}

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