计算器代码(有运算优先级)

package Calculator; /* * 数学计算类 * 负责数学式子(不包含"="号)的数学运算,有运算优先级(括号最先,乘方次之,乘除再次之,加减最后等) * 思路:按运算优先级将数学式子步步化简 * 数学式子用字符串存储,负数用中括号[]括起来表示,如:[-93] * (测试通过) */ public class Calculate { /* * 服务:数学运算方法--对外接口,包括本地化数学式子格式、综合加减乘除乘方和括号等运算(功能可扩展) * 参数:要进行运算的数学式子 * 返回:运算的结果或出错提示 * (测试通过) */ public String calculate(String formula) { String result=""; formula=formula.replace(" ","");//去掉式子中的所有空格 //用小括号替换大括号 formula=formula.replace('{','('); formula=formula.replace('}',')'); //用小括号替换中括号 formula=formula.replace('[','('); formula=formula.replace(']',')'); result=matchRemoveBracket(formula); if(result.startsWith("错误"))return result; result=basicArithmetic(result); System.out.println("原式:"+formula); System.out.println("运算结果:"+result); return result; } /* * 服务:括号运算(包括括号匹对和去掉括号),从')'离式子开头最近的那一对括号开始 * 参数:数学式子,规定括号前后紧挨着的只能是运算符或为空而不能是数字,如: * 87(35+3)2 错误 * (-24)^2 正确 * (23*34/(3*4)) 正确 * 4/((-64)^3) 正确 * 返回:去掉所有括号的式子或出错提示 * (测试通过) */ private String matchRemoveBracket(String formula) { System.out.println("括号运算开始!"); System.out.println("括号运算:"+formula); if(formula.isEmpty())return "0"; if(formula.startsWith("错误"))return formula; int left,right; String number=""; left=formula.lastIndexOf('('); right=formula.indexOf(')'); while(left!=-1||right!=-1) { if((left==-1&&right!=-1)||(left!=-1&&right==-1)) return "错误--输入错误:括号不匹配!"; if(left>right) { left=formula.substring(0,right).lastIndexOf('('); if(left==-1)return "错误--输入错误:括号不匹配!"; } if(left!=0){ //规定括号前后紧挨着的只能是运算符或为空 switch(formula.charAt(left-1)) { case '+':case '-':case '*':case '/':case '^':case '(':break; default:return "错误--输入错误:括号前后不能紧挨着数字!"; } } if(right!=formula.length()-1){ switch(formula.charAt(right+1)) { case '+':case '-':case '*':case '/':case '^':case ')':break; default:return "错误--输入错误:括号前后不能紧挨着数字!"; } } //计算括号里面的式子,在此没有括号嵌套,"从')'离式子开头最近的那一对括号开始"保证了这一点 number=basicArithmetic(formula.substring(left+1,right)); if(number.startsWith("错误"))return number; if(number=="NaN")return "错误--运算错误!"; if(Double.parseDouble(number)>=0)//基础运算结果非负数 { if(right==formula.length()-1)formula=formula.substring(0,left)+number; else formula=formula.substring(0,left)+number+formula.substring(right+1); } else//基础运算结果为负数 { if(right==formula.length()-1)formula=formula.substring(0,left)+"["+number+"]"; else formula=formula.substring(0,left)+"["+number+"]"+formula.substring(right+1); } if(formula.startsWith("错误"))return formula; System.out.println("括号运算:"+formula); left=formula.lastIndexOf('('); right=formula.indexOf(')'); } System.out.println("括号运算结束!"); return formula; } ////////////////////////////////////////////基础运算//////////////////////////////////////////// /* * 服务:基础运算,包括加减乘除乘方运算 * 参数:数学式子(不包含小括号) * 返回:基础运算结果或出错提示 * (测试通过) */ private String basicArithmetic(String formula) { String result=""; result=sqrtPow(formula); if(result.startsWith("错误"))return result; result=multiplyDivide(result); if(result.startsWith("错误"))return result; result=additionSubtraction(result); return result; } /* * 服务:乘方运算(开方运算可用等价的乘方运算替代,如:√4==4^0.5) * 参数:数学式子 -- 有乘方,加减乘除的数学式子(不包含小括号) * 示例: * -345+93.4^2^0.5*64+32^2/2^2+9 正确参数 * 87*(3+2)^2 错误参数 * 返回:将化简乘方之后的式子或出错提示 * (测试通过) */ private String sqrtPow(String formula) { System.out.println("乘方运算"); System.out.println("原式:"+formula); if(formula.startsWith("错误"))return formula; if(formula.startsWith("^")||formula.endsWith("^"))return "错误--输入错误!"; //乘方运算 for(int i=0;i<formula.length();++i) { if(formula.charAt(i)=='^') { String number="",powN=""; double num,pn; int ai,bi; //获得乘方的底number if(formula.charAt(i-1)==']')//负数 { ai=formula.substring(0,i-1).lastIndexOf('['); if(ai==-1)return "错误--输入错误!"; number=formula.substring(ai+1,i-1); if(ai>0)--ai; } else//正数 { for(ai=i-1;ai>=0;--ai) { if(formula.charAt(ai)=='*'||formula.charAt(ai)=='/' ||formula.charAt(ai)=='+'||formula.charAt(ai)=='-') { number=formula.substring(ai+1,i); break; } } if(ai==-1) { number=formula.substring(0,i); ++ai; } } //获得乘方的幂powN if(formula.charAt(i+1)=='[')//负数 { bi=formula.substring(i).indexOf(']'); if(bi==-1)return "错误--输入错误!"; bi+=i; powN=formula.substring(i+2,bi); ++bi; } else { for(bi=i+1;bi<formula.length();++bi) { if(formula.charAt(bi)=='+'||formula.charAt(bi)=='-'||formula.charAt(bi)=='*'|| formula.charAt(bi)=='/'||formula.charAt(bi)=='^') { powN=formula.substring(i+1,bi); break; } } if(bi==formula.length())powN=formula.substring(i+1,bi); } System.out.println(number+" , "+powN); try { num=Double.parseDouble(number); pn=Double.parseDouble(powN); }catch(Exception ex){ //错误包括:数字不能转换成double型等 System.out.println("错误--输入错误!"); return "错误--输入错误!"; } try{ number=""+Math.pow(num,pn); }catch(Exception ex){ //错误包括:数字不能转换成double型等 System.out.println("错误--运算错误!"); return "错误--运算错误!"; } if(number=="NaN")return "错误--运算错误!"; if(Double.parseDouble(number)<0)number="["+number+"]"; if(ai==0)formula=number+formula.substring(bi); else formula=formula.substring(0,ai+1)+number+formula.substring(bi); System.out.println("== >"+formula); i=ai+number.length()-1; } } //System.out.println("化简乘方之后的式子:\n"+formula); return formula; } /* * 服务:乘除法运算 * 参数:数学式子 -- 只包含0-9、小数点和加减乘除号的的字符串(不包含小括号) * 示例:-345+93.4*64+32/2+ * 返回:将化简乘除法之后的式子或出错提示 * (测试通过) */ private String multiplyDivide(String formula) { System.out.println("乘除运算"); System.out.println("原式:"+formula); if(formula.isEmpty())return "0"; if(formula.startsWith("错误"))return formula; //乘除号不能在式子的开头和结尾处 if(formula.startsWith("*")||formula.startsWith("/") ||formula.endsWith("*")||formula.endsWith("/")) return "错误--输入错误:乘除号位置不对!"; String numberA=new String(); String numberB=new String(); double DA,DB; int ai=0,bi=0; //遍历式子,优先进行乘除法运算 for(int i=0;i<formula.length();++i) { if(formula.charAt(i)=='*'||formula.charAt(i)=='/') { //获得被乘除数numberA if(formula.charAt(i-1)==']')//负数 { ai=formula.substring(0,i-1).lastIndexOf('['); if(ai==-1)return "错误--输入错误!"; numberA=formula.substring(ai+1,i-1); if(ai>0)--ai; } else { for(ai=i-1;ai>0;--ai) { if(formula.charAt(ai)=='*'||formula.charAt(ai)=='/' ||formula.charAt(ai)=='+'||formula.charAt(ai)=='-') { numberA=formula.substring(ai+1,i); break; } } if(ai==0)numberA=formula.substri