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在Java中实现简易计算器功能_Java表达式计算项目解析

P粉602998670
发布: 2025-12-20 17:39:13
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Java简易计算器应采用双栈法或递归下降解析器,通过操作数与运算符双栈按优先级归约,支持括号、负号、小数及空格处理,封装为Calculator类提供evaluate()接口,并覆盖边界与错误场景测试。

在java中实现简易计算器功能_java表达式计算项目解析

Java中实现简易计算器,核心在于将用户输入的字符串表达式(如 "3 + 5 * 2")安全、准确地解析并计算出结果。不依赖 javax.script.ScriptEngine 等外部执行机制,而是通过手动解析——推荐使用**双法(运算符优先级 + 中缀转后缀)** 或 **递归下降解析器**,兼顾可控性、可读性与教学价值。

一、选择合适的解析策略:双栈法更易上手

双栈法用两个栈分别保存操作数和运算符,按优先级逐步归约,适合四则运算+括号,逻辑清晰、调试方便。

  • 遇到数字:直接入操作数栈
  • 遇到运算符:比较其与运算符栈顶的优先级;若栈顶优先级 ≥ 当前,先弹出栈顶运算符并计算,再将当前符入栈
  • 遇到左括号:'(' 直接入运算符栈
  • 遇到右括号:')' 持续弹出并计算,直到遇见左括号(左括号丢弃)
  • 表达式结束:清空运算符栈,逐个计算剩余运算

二、关键细节处理:空格、负号与非法输入

真实输入常含空格(如 "10 - (-3)"),需预处理或在解析中跳过;一元负号(如 "-5 + 3")易与减号混淆,建议在词法分析阶段区分:若减号前无操作数或只有左括号/运算符,则视为一元负号,转为 "0-5" 或单独压入符号标记。

  • Character.isDigit()Character.isWhitespace() 安全识别字符类型
  • 支持小数:识别 '.' 及其前后数字组合,用 Double.parseDouble() 转换
  • 输入校验:发现非法字符(如字母、特殊符号)立即抛出 IllegalArgumentException

三、封装成可复用组件:Calculator 类设计

避免写成单个 main 方法,应封装为独立类,提供 clean 的 API:

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  • public double evaluate(String expression):主入口,返回计算结果
  • private List<token> tokenize(String s)</token>:将字符串切分为数字、运算符、括号等 Token
  • private int getPrecedence(char op):定义 *, / 优先级为 2,+, - 为 1,括号为 0
  • 异常统一处理:包装为自定义 CalculationException,带原始表达式与错误位置

四、测试与边界覆盖:不能只算“2+2”

验证逻辑健壮性需覆盖典型场景:

  • 基本运算:"1 + 2 * 3"7.0
  • 括号嵌套:"(1 + (2 * 3)) - 4"3.0
  • 负数与小数:"-3.5 * 2 + 1"-6.0
  • 空格混合:" 10 / ( 2 + 3 ) "2.0
  • 错误输入:"1 + * 2" 应抛异常,而非静默失败

不复杂但容易忽略:表达式首尾空格、连续运算符(如 "1++2")、除零等运行时异常也需捕获并友好提示。完成这些,你就有了一个真正可用、可调试、可扩展的 Java 简易计算器核心引擎。

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