Android开发——实现Android简易计算器

计算器输入的字串属于中缀表达式，即Infix Expression，例如：2+3*5-6。然而对于程序来说，要处理这样的表达式比较困难，因为不知道该何时处理表达式中的某个子表达式。因此，需要将这样的表达式转换成后缀表达式（Suffix Expression），然后通过程序逻辑将程序结果计算出来。

下面看其一个转换的例子（取自维基百科）：

按照算法逻辑，我们可以将2+3*5-6转换成235*+6-。

在我们处理计算器的表达式时，要考虑其是由数字符号和计算符号组成，然而计算符号又存在一定的优先级。因此，可以维护两个栈分别存储数字符号num_stack和计算符号operator_stack，通过不断的入栈和出栈的操作实现表达式的计算。下面考虑到实现的是一个简易的计算器，仅考虑输入正数和“+、-、*、/”四个运算。不过为了之后的扩展，也考虑"(、）"两个运算符。其中，将中缀表达式转后缀表达式的并计算出结果的伪代码如下：

输入：中缀表达式s    输出：计算结果result    算法calculateInfixExp(s)：           start 遍历s中所有的字符c，                                            如果c = ‘（’，则  str = str +c  until  c = ‘）’;                     calResult = calculateInfixExp(str);                     num_stack.push(calResult);                     如果c为数字符号，则num_stack.push(c)；                     如果c为计算符号，c的优先级小于或等于栈顶计算符号，则                          start  遍历operator_stack,                                   计算符号 = operator_stack.pop();                                   n1 = num_stack.pop();                                   n2 = num_stack.pop();                                   num_stack.push(n1 计算符号 n2);                                    如果 c的next为null，则 operator_stack.push(c);                            end 遍历operator_stack          end 遍历s中所有的字符c

核心代码：（1）布局XML

（2）Activity

public class Calculator extends Activity {    final String[] buttonStrings = new String[]            {                    "7", "8", "9", "+",                    "4", "5", "6", "-",                    "1", "2", "3", "*",                    ".", "0", "=", "/"            };    private boolean isOperator(String str) {        if (str.equals("+") || str.equals("-") || str.equals("*") || str.equals("/") || str.equals("=")) {            return true;        }        return false;    }    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_calculator);        //得到屏幕的size        Point size = new Point();        getWindowManager().getDefaultDisplay().getSize(size);        int oneQuarterWidth = (int) (size.x * 0.25);        GridLayout gridLayout = (GridLayout) findViewById(R.id.root);        Button btn = null;        for (int i = 0; i < buttonStrings.length; ++i) {            btn = new Button(this);            btn.setText(buttonStrings[i]);            btn.setTextSize(40);            btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {                @Override                public void onClick(View view) {                    Button button = (Button) view;                    TextView showView = (TextView) findViewById(R.id.showView);                    //如果含有等号则输入其他字符时清楚显示数字                    if (showView.getText().toString().contains("=")) {                        showView.setText("");                    }                    //这里仅实现简单的容错处理:1、首字母不能为计算符号                    if (showView.getText().toString().isEmpty() && isOperator(button.getText().toString())) {                        return;                    }                    //2、尾字母不能为计算符号                    if (button.getText().equals("=") && isOperator(String.valueOf(showView.getText().charAt(showView.getText().length() - 1)))) {                        return;                    }                    // 3、不能出现连续的计算符号                    if (showView.getText().length() > 1 && isOperator(String.valueOf(showView.getText().charAt(showView.getText().length() - 1)))                            && isOperator(button.getText().toString())) {                        return;                    }                    //处理显示和计算逻辑                    if (!button.getText().equals("=")) {                        showView.append(button.getText());                    } else {                        showView.setText(showView.getText().toString() + "=" + String.valueOf(CalculatorAlgorithm.calculateInfixExp(showView.getText().toString())));                    }                }            });            GridLayout.Spec rowSpec = GridLayout.spec(i / 4 + 2);            GridLayout.Spec colSpec = GridLayout.spec(i % 4);            GridLayout.LayoutParams layoutParams = new GridLayout.LayoutParams(rowSpec, colSpec);            layoutParams.width = oneQuarterWidth;            gridLayout.addView(btn, layoutParams);        }        //绑定清除屏幕数字方法        Button clearBtn = (Button) findViewById(R.id.clear);        clearBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            @Override            public void onClick(View view) {                TextView showView = (TextView) findViewById(R.id.showView);                showView.setText("");            }        });        //绑定回退键方法        Button backBtn = (Button) findViewById(R.id.back);        backBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            @Override            public void onClick(View view) {                TextView showView = (TextView) findViewById(R.id.showView);                if(!showView.getText().toString().isEmpty())                {                    showView.setText(showView.getText().toString().substring(0,showView.getText().length()-1));                }            }        });    }}

（3）算法类

/** * Created by ZH on 2014/12/1. */public class CalculatorAlgorithm {    private static Map operatorPriority = new HashMap();    static {        //符号对应的数值越高则优先级越高        operatorPriority.put("+", 10);        operatorPriority.put("-", 10);        operatorPriority.put("*", 20);        operatorPriority.put("/", 20);    }    /**     * 中缀表达式转后缀表达式的并计算出结果     *     * @param infixExp     * @return     */    public static Double calculateInfixExp(String infixExp) {        if (null == infixExp || infixExp.isEmpty()) {            return null;        }        char c;        int subStart = 0;        StringBuilder numBuf = new StringBuilder();        //存放数字的栈        Stack numStack = new Stack();        //存放计算符的栈  1-0.5*(3.5-1.5)-5.3        Stack operatorStack = new Stack();        for (int i = 0; i < infixExp.length(); ) {            c = infixExp.charAt(i);            //先处理含括号的场景            if ('(' == c) {                subStart = infixExp.indexOf(')', i);                numStack.push(calculateInfixExp(infixExp.substring(i + 1, subStart)));                i = subStart + 1;                continue;            }            //如果是数字            if (String.valueOf(c).matches("[0-9.]")) {                numBuf.append(c);                //最后一个字符若是数字则直接入栈                if (infixExp.length() == (i + 1)) {                    numStack.push(Double.valueOf(numBuf.toString()));                }            } else            //如果是计算符号            {                //若前一个字符为右括号，则当前字符肯定为计算符号，因此不入数字栈                if (')' != infixExp.charAt(i - 1)) {                    numStack.push(Double.valueOf(numBuf.toString()));                    numBuf = new StringBuilder();                }                //当前的优先级小于或等于栈顶的                if (!operatorStack.isEmpty() && operatorPriority.get(String.valueOf(c)) < operatorPriority.get(operatorStack.peek().toString())) {                    popOperation(numStack, operatorStack);                }                operatorStack.push(c);            }            //最后一个字符            if (infixExp.length() == (i + 1)) {                popOperation(numStack, operatorStack);            }            ++i;        }        return numStack.pop();    }    /**     * 处理数字和计算符号进行计算并将结果入栈     * @param numStack     * @param operatorStack     */    private static void popOperation(Stack numStack, Stack operatorStack) {        char top;        double num1 = 0;        double num2 = 0;        while (!operatorStack.isEmpty()) {            top = operatorStack.pop();            num1 = numStack.pop();            num2 = numStack.pop();            numStack.push(calculate(top, num2, num1));        }    }    /**     * 根据计算符号oper对n1和n2进行计算，并返回double型结果     * @param oper     * @param n1     * @param n2     * @return     */    private static double calculate(char oper, double n1, double n2) {        switch (oper) {            case '+':                return n1 + n2;            case '-':                return n1 - n2;            case '*':                return n1 * n2;            case '/':                if (0 == n2) {                    return 0;                }                return n1 / n2;            default:                return 0;        }    }}

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