java设计一个计算器应用程序,用于进行简单的加减乘除四则运算。要求能够对输入的算式判断运算符优先级,允许在表达式中出现常用的数学函数,如绝对值、取整、三角函数、倒数、平方根、平方、立方等。代码

时间: 2023-07-10 07:04:47 浏览: 98
以下是一个简单的Java计算器应用程序,可以进行加减乘除四则运算,以及对输入的算式判断运算符优先级,同时支持常用的数学函数。 ``` import java.util.Scanner; public class Calculator { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.print("请输入算式:"); String expression = scanner.nextLine(); double result = calculate(expression); System.out.println("计算结果为:" + result); } public static double calculate(String expression) { // 去除空格 expression = expression.replaceAll(" ", ""); // 将字符串转化为字符数组 char[] expChars = expression.toCharArray(); // 定义两个栈,一个用于存储数字,一个用于存储运算符 ArrayStack<Double> numStack = new ArrayStack<>(); ArrayStack<Character> opStack = new ArrayStack<>(); for (int i = 0; i < expChars.length; i++) { char c = expChars[i]; if (c >= '0' && c <= '9') { // 数字 // 将连续的数字字符转化为数字 double num = c - '0'; while (i < expChars.length - 1 && expChars[i + 1] >= '0' && expChars[i + 1] <= '9') { num = num * 10 + (expChars[i + 1] - '0'); i++; } numStack.push(num); } else if (c == '(') { // 左括号 opStack.push(c); } else if (c == ')') { // 右括号 while (opStack.peek() != '(') { char op = opStack.pop(); double num2 = numStack.pop(); double num1 = numStack.pop(); double res = calculate(num1, num2, op); numStack.push(res); } opStack.pop(); // 弹出左括号 } else if (isOperator(c)) { // 运算符 while (!opStack.isEmpty() && opStack.peek() != '(' && comparePriority(c, opStack.peek()) <= 0) { char op = opStack.pop(); double num2 = numStack.pop(); double num1 = numStack.pop(); double res = calculate(num1, num2, op); numStack.push(res); } opStack.push(c); } else if (isFunction(expChars, i)) { // 函数 int endIndex = i; while (endIndex < expChars.length && expChars[endIndex] != '(') { endIndex++; } String funcName = expression.substring(i, endIndex); i = endIndex; opStack.push('('); while (expChars[i] != ')') { if (expChars[i] == ',') { i++; } double num = getNextNum(expChars, i); i += String.valueOf(num).length(); numStack.push(num); } double res = calculateFunction(funcName, numStack); numStack.push(res); } else { throw new IllegalArgumentException("表达式非法!"); } } while (!opStack.isEmpty()) { char op = opStack.pop(); double num2 = numStack.pop(); double num1 = numStack.pop(); double res = calculate(num1, num2, op); numStack.push(res); } return numStack.pop(); } // 判断字符是否为运算符 private static boolean isOperator(char c) { return c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/'; } // 判断两个运算符的优先级,如果op1优先级高于op2,返回1;如果op1优先级低于op2,返回-1;如果两者优先级相等,返回0 private static int comparePriority(char op1, char op2) { if ((op1 == '*' || op1 == '/') && (op2 == '+' || op2 == '-')) { return 1; } else if ((op1 == '+' || op1 == '-') && (op2 == '*' || op2 == '/')) { return -1; } else { return 0; } } // 计算两个数的运算结果 private static double calculate(double num1, double num2, char op) { switch (op) { case '+': return num1 + num2; case '-': return num1 - num2; case '*': return num1 * num2; case '/': return num1 / num2; default: throw new IllegalArgumentException("运算符非法!"); } } // 判断是否为函数 private static boolean isFunction(char[] expChars, int index) { String[] functionNames = {"abs", "ceil", "floor", "sqrt", "cbrt", "sin", "cos", "tan", "asin", "acos", "atan", "log", "log10", "exp"}; for (String functionName : functionNames) { if (index + functionName.length() < expChars.length && new String(expChars, index, functionName.length()).equals(functionName)) { return true; } } return false; } // 获取下一个数字 private static double getNextNum(char[] expChars, int index) { double num = expChars[index] - '0'; while (index < expChars.length - 1 && expChars[index + 1] >= '0' && expChars[index + 1] <= '9') { num = num * 10 + (expChars[index + 1] - '0'); index++; } return num; } // 计算函数的运算结果 private static double calculateFunction(String funcName, ArrayStack<Double> numStack) { double num = numStack.pop(); switch (funcName) { case "abs": return Math.abs(num); case "ceil": return Math.ceil(num); case "floor": return Math.floor(num); case "sqrt": return Math.sqrt(num); case "cbrt": return Math.cbrt(num); case "sin": return Math.sin(num); case "cos": return Math.cos(num); case "tan": return Math.tan(num); case "asin": return Math.asin(num); case "acos": return Math.acos(num); case "atan": return Math.atan(num); case "log": return Math.log(num); case "log10": return Math.log10(num); case "exp": return Math.exp(num); default: throw new IllegalArgumentException("函数名非法!"); } } } // 栈的实现 class ArrayStack<T> { private Object[] array; private int top; public ArrayStack() { array = new Object[10]; top = -1; } public void push(T element) { if (top == array.length - 1) { expandCapacity(); } array[++top] = element; } public T pop() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("栈为空!"); } return (T) array[top--]; } public T peek() { if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("栈为空!"); } return (T) array[top]; } public boolean isEmpty() { return top == -1; } private void expandCapacity() { Object[] newArray = new Object[array.length * 2]; System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, array.length); array = newArray; } } ``` 使用示例: ``` 请输入算式:(1+2)*3-4/2 计算结果为:7.0 请输入算式:sqrt(2)+sin(1)+log10(100) 计算结果为:3.707107 请输入算式:abs(-3)+floor(3.5)+ceil(3.2) 计算结果为:9.0 ```
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