科学计算器的面向对象设计

一、项目介绍

1.功能要求：

本课程设计是做了一个图形界面的科学计算器，其界面主要是由swing组件中的控件构成。

程序实现了计算器的基本功能有：加、减、乘、除基本算术运算（可以进行浮点和负数运算），同时能进行指数运算和自然对数运算，还有退格、清零，查看历史记录功能 。

2.功能架构图

 二、个人任务简述

1. 完成的任务与功能：

序号	完成功能与任务	描述
1	全局搜索功能	采用swing编写客户端服务器可视化界面
2	面向对象设计	基本完成面向对象技术设计系统
3	数据库读写编码部分	使用JDBC连接数据库，DAO模式读写数据，直接底层操作，提供了简单，便捷的访问数据库的方法，跨平台性较强，灵活比较强，可以执行很复杂的SQL语句。
4	数据库设计	采用MySQL数据库。表设计符合第三范式。

2.项目Git地址

https://gitee.com/li-rong-a-song/test.git

3.Git提交记录截图

 

三、本人负责功能详解

1. *面向对象设计

类设计说明：

 

 

2. *全局搜索功能：

2.1 采用swing编写客户端服务器可视化界面

 

 2.2 关键代码

public class MainJFrame extends JFrame {
    private boolean flag = false;
    
    Button btn[] = new Button[] {

            new Button("x²"), new Button("√"), new Button("mod"), new Button("log"), new Button("("), new Button(")"),
            new Button("CE"), new Button("Del"), new Button("7"), new Button("8"), new Button("9"), new Button("+"),
            new Button("4"), new Button("5"), new Button("6"), new Button("-"), new Button("1"), new Button("2"),
            new Button("3"), new Button("*"), new Button("0"), new Button("."), new Button("="), new Button("/"),

    };// 设置按键部分
    
    //设置面板组件
    private JPanel content1 = new JPanel();
    private JPanel content = new JPanel();
    private JPanel jbt = new JPanel();//按钮
    private JPanel jpb = new JPanel();
    private JPanel jpa = new JPanel();
    public JTextField jtf = new JTextField();//创建单行文本输入框
    public JTextArea jta = new JTextArea("历史记录");//创建一个显示指定文字的多行文本输入框

    public MainJFrame() {

        content.setLayout(new BorderLayout());//设置为边框布局管理器
        content1.setLayout(new BorderLayout());//设置为边框布局管理器

        jta.setEditable(false);//调用次函数的控件不能被编辑
        jta.setBackground(Color.white);//设置背景为白色
        jta.setFont(new Font("宋体", Font.LAYOUT_LEFT_TO_RIGHT, 20));//设置字体为宋体，字号20
        jpa.setLayout(new BorderLayout());//设置为边框布局管理器

        Border border = BorderFactory.createLineBorder(Color.BLACK);//创建黑色边框
        jta.setBorder(BorderFactory.createCompoundBorder(border, BorderFactory.createEmptyBorder(10, 10, 10, 10)));
        //为文本框jta设置矩形边框
        jta.setLineWrap(true);//文本区行的长度大于所分配的宽度时,将换行
        JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(jta, ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS,
                ScrollPaneConstants.HORIZONTAL_SCROLLBAR_NEVER);//设置带滚动条的面板

        add(scrollPane);//加入到组件jta
        content1.add(jpa,BorderLayout.EAST);//向界面容器conten1东区域加入边框组件jpa


        JMenuBar menuBar = new JMenuBar();//创建菜单栏对象
        JMenu menu1 = new JMenu("清空历史");//子菜单栏
        JMenuItem copyMenuItem = new JMenuItem("确定");//设置菜单项，当用户选择“按钮”时，将执行与菜单项相关联的操作

        copyMenuItem.addActionListener(new Menulistent());//监听菜单项按钮
        menu1.add(copyMenuItem);//菜单项按钮加入菜单栏中
        menu1.setComponentOrientation(ComponentOrientation.RIGHT_TO_LEFT);//设置子菜单对齐菜单栏右侧
        menuBar.add(menu1);//子菜单加入菜单栏

        setJMenuBar(menuBar);//设置为窗体的菜单栏

        jtf.setPreferredSize(new Dimension(300, 100));//设置组件大小
        jtf.setEditable(false);//调用次函数的控件不能被编辑
        jtf.setBackground(Color.white);//设置背景为白色
        jtf.setFont(new Font("宋体", Font.LAYOUT_LEFT_TO_RIGHT, 50));//设置字体为宋体，字号50
        jtf.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);//设置文本向右对齐
        jpb.setLayout(new BorderLayout());//设置为边框布局管理器
        jpb.add(jtf);//jtf文本框组件加入jpb面板组件中

        content.add(jpb, BorderLayout.NORTH);//向界面容器conten北区域加入边框组件jpb

        jbt.setLayout(new GridLayout(6, 4));//设置⽹格布局管理器
        for (int i = 0; i < btn.length; i++) {
            jbt.add(btn[i]);//按钮加入jbt组件中
            if (i != 22 && i != 7 && i != 6 && i != 0)
                btn[i].addActionListener(new Listen());//显示数字
            else
                btn[i].addActionListener(new Result());//计算结果

        }
        content.add(jbt, BorderLayout.CENTER);//向界面容器conten中间区域加入边框组件jbt
        this.add(content, BorderLayout.WEST);//向窗体西区域加入界面容器content
        setTitle("计算器");//设置窗体标题
        setSize(500, 400);//设置窗体大小
        setResizable(false);//窗体不允许用户调整大小
        setLocationRelativeTo(null);//设置窗体居中显示
        setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);//设置窗口关闭方式
        setVisible(true);//显示窗口
    }

3. *数据库读写编码部分

3.1 使用JDBC连接数据库，并用DAO模式读写数据

3.2 关键代码

 

public class CounterDaoImpl implements CounterDao {

    @Override
    public void insert(String cal) {//插入记录

        Connection conn = null;
        PreparedStatement ps = null;
        String sql = "insert into mycal(history) value(?)";
        try {
            conn = JDBCUtil.getConnection();
            ps = conn.prepareStatement(sql);
            ps.setString(1, cal);
            ps.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("添加数据失败");
        }

    }

    @Override
    public void delete() {//删除记录
        Statement stmt = null;
        PreparedStatement ps = null;
        Connection con = null;
        try {
            String sqldelect = "DELETE FROM mycal";

            con = JDBCUtil.getConnection();
            stmt = con.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);

            ps = con.prepareStatement(sqldelect);

            ps.executeUpdate();

            System.out.println("删除成功");
        } catch (SQLException e1) {
            System.out.println("查询数据库出错");
            e1.printStackTrace();
        } finally {
            try {

                stmt.close();
                con.close();
            } catch (SQLException e1) {
                System.out.println("关闭资源出错");

                e1.printStackTrace();

                stmt = null;
                con = null;
            }
        }
    }

    @Override
    public     List<String> diplayAllCal() {//查询记录
        String sql = "select * from mycal";// 表中有id和history这列
        try (Connection conn = JDBCUtil.getConnection(); PreparedStatement pstat = conn.prepareStatement(sql);) {
            ResultSet rs = pstat.executeQuery(sql);
            List str= new ArrayList();
            while (rs.next()) {
                int id = rs.getInt("id");
                String history = rs.getString("history");
                str.add(history);
            }
            return str;

        } catch (SQLException e1) {
            System.out.println("查询数据库出错");
            e1.printStackTrace();
            return null;
        }

    }
}

 

3.3 难点及解决方法

数据库内容不知道如何显示在前端界面上，一直搞不定用DAO模式进行前端和后端的交互，致使前端和后段代码杂糅重叠。没有用到DAO。之后询问了学长得知需要在DAO方法中返回至前端。

4. 数据库设计

 4.1 简述数据库设计

根据系统需要，设计了一个mycal表，表中有两列数据history和id

history：代表运算式，id：表示表中序号

4.2 数据库表设计

4.3 难点及解决方法

时常出现Mysql启动失败的提示，查询了许多在mac中配置并启动Mysql的教程；在命令行中创建数据库表无法明显感受到数据是否读写，使用Sequel Ace连接Mysql后实现数据库的可视化。

5.运算功能设计

 

public double help(String s, int i) {
        double num = 0.0, prev = 0.0, sum = 0;
        int choose = 0;//数字位和小数点位选择
        int chooseop=0;//符号选择
        String target1="";//ln
        String target2="";//log,mod
        String target="";//√
        int flag=0;//记录是否target
        char prevOp = '+';//基本四则运算
        double indexcount=1.0;
        
        while (i < s.length()) {
            
            //target处理log mod ln
            //根号√占一个字符
            target=s.substring(i,i+1);
            //ln两个字符
            if(i+1<s.length())
            target1=s.substring(i,i+2);
            //mod log三个字符
            if(i+2<s.length())
            target2=s.substring(i,i+3);
            if((target.equals("√")||target1.equals("ln")||target2.equals("log")||target2.equals("mod"))&&flag==0)
            {
                if(target.equals("√")) {chooseop=1;i+=1;System.out.println("i"+i);}
                else if(target2.equals("log")) {chooseop=2;i+=3;}
                else if(target2.equals("mod")) {chooseop=3;i+=2;}
                else if(target1.equals("ln")) {chooseop=4;i+=2;}
                flag=1;
            }
            //处理数字
            if (Character.isDigit(s.charAt(i))||s.charAt(i) == '.') {
                if (s.charAt(i) == '.') {
                    choose = 1;// 0表示没有小数点，1表示有小数点
                    i++;
                    indexcount=1;
                }
                if (choose == 0) {//整数*10再相加
                    num = num * 10  + (s.charAt(i++)- '0');
                } 
                else {
                    indexcount*=0.1;
                    num = num  + (double)(s.charAt(i++)- '0')* indexcount;
                    
                }
            } else if (s.charAt(i) == '(') {
                num = help(s, ++i);
                i = end;
            } else{
                switch(chooseop)
                {
                case 1:
                      num=Math.sqrt(num);
                    break;
                case 2:
                    num=Math.log(num)/Math.log(10);
                    break;
//                case 3:
//                    prev %= num;                
//                    break;
                case 4:
                    num=Math.log(num);
                    break;
                case 0:
                    break;
                }
                switch (prevOp) {
                case '+':
                    sum += prev;
                    prev = num;
                    break;
                case '-':
                    sum += prev;
                    prev = -num;
                    break;
                case '*':
                    prev *= num;
                    break;
                case '/':
                    prev /= num;
                    break;
                case 'd':
                    prev=prev%num;
                    break;
                }
                if (s.charAt(i) == ')') {
                    i++;
                    break;
                }
                prevOp = s.charAt(i);// 操作符
                //重置
                num = 0; 
                choose = 0;
                chooseop=0;
                target1="";
                target2="";
                target="";
                flag=0;
                i++;
            }
        }
        end = i;
        return (sum + prev);
    }

四、课程设计感想

课程设计是一个考验综合能力的大型考核任务，不是一朝一夕的学习理论知识就能够完善所有功能任务的，同时如此庞大的体系也需要一些合作共享、相互帮助、集思广益效果才会更好，此次设计由我个人完成，不能及时地发现问题、解决问题，甚是感受到了团队合作的重要性，也充分认识到了编写一些可视化前端面板能使系统程序更加人性化，用户使用起来更加简单明了方便快捷。在本次课程设计中，由于想实现查看历史记录功能但是并不完全熟悉数据库这部分内容，导致绕了很多弯路，遇到了很多错误，最后在csdn和哔哩哔哩视频教程的帮助下较为顺利地解决了，但也仍有很多问题。本是抱着面向对象设计的思想，想实现用DAO模式读写数据库，但由于不熟悉前后端交互，我想不到如何将数据库内容展现在GUI界面中达到可视的目的，导致前端和后端交叉重叠了部分，多亏了学长的指点帮助让我顺利解决问题。

五、尚待改进或者新的想法

1. 自己所完成功能的不足之处及以后想要采取的改进方法。

1) 运算功能有限，尚未完成三角函数类运算。以后可以增加一些三角函数的运算方法，并完善计算器的界面，使其更精致美观。

2) 尚未支持键盘快捷键，未完善复制粘贴功能。目前还没有对此的改进思路。

3) 没有实现多线程，不能提供网络计算服务。以后完善实现多线程技术，进一步完善计算功能。

 2. 课设后想要进一步做的事情：

通过此次课程设计，我了解到自身的不足还有很多。此次设计过程我也学到了很多，对很多技术有了更进一步的认识，也有了更多兴趣。我想进一步学习GUI界面编程和数据库技术，能用一行行代码来实现可视化编程确实是很神奇；而数据的存储除了文件存储，数据库确实是一个更好的选择，能实现数据共享，完成数据集中控制、增加数据维护性、提高数据安全性。