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简易的JS计算器实现代码

imwtr 人气:0

看看手机中的计算器，分为普通计算器和科学计算器

 自认脑袋不够大，就实现一个普通版本的吧（支持正负数加减乘除等基本连续的运算，未提供括号功能）

看看图示效果：

一、知识准备

1+1 = ?

正常来说，我们看到这个表达式都知道怎么运算，知道运算结果

但计算机不一样，计算机无法识别出这串表达式，它只能识别特定的规则：前缀表达式+ 1 1 或后缀表达式1 1 +

举个栗子

(3 + 4) × 5 - 6 就是中缀表达式
- × + 3 4 5 6 前缀表达式
3 4 + 5 × 6 - 后缀表达式 

所以为了实现程序的自动运算，我们需要将输入的数据转化为前缀或后缀表达式

前缀、中缀、后缀表达式的概念以及相互转换方法在这里就不多说了，这篇博文 说得比较清楚了

所以，在这个计算器的实现中，采用了后缀表达式的实现方式，参考以上文章，重点关注这两个算法：

与转换为前缀表达式相似，遵循以下步骤：
(1) 初始化两个栈：运算符栈S1和储存中间结果的栈S2；
(2) 从左至右扫描中缀表达式；
(3) 遇到操作数时，将其压入S2；
(4) 遇到运算符时，比较其与S1栈顶运算符的优先级：
(4-1) 如果S1为空，或栈顶运算符为左括号“(”，则直接将此运算符入栈；
(4-2) 否则，若优先级比栈顶运算符的高，也将运算符压入S1（注意转换为前缀表达式时是优先级较高或相同，而这里则不包括相同的情况）；
(4-3) 否则，将S1栈顶的运算符弹出并压入到S2中，再次转到(4-1)与S1中新的栈顶运算符相比较；
(5) 遇到括号时：
(5-1) 如果是左括号“(”，则直接压入S1；
(5-2) 如果是右括号“)”，则依次弹出S1栈顶的运算符，并压入S2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃；
(6) 重复步骤(2)至(5)，直到表达式的最右边；
(7) 将S1中剩余的运算符依次弹出并压入S2；
(8) 依次弹出S2中的元素并输出，结果的逆序即为中缀表达式对应的后缀表达式（转换为前缀表达式时不用逆序）。

与前缀表达式类似，只是顺序是从左至右：
从左至右扫描表达式，遇到数字时，将数字压入堆栈，遇到运算符时，弹出栈顶的两个数，用运算符对它们做相应的计算（次顶元素 op 栈顶元素），并将结果入栈；重复上述过程直到表达式最右端，最后运算得出的值即为表达式的结果。
例如后缀表达式“3 4 + 5 × 6 -”：
(1) 从左至右扫描，将3和4压入堆栈；
(2) 遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素，注意与前缀表达式做比较），计算出3+4的值，得7，再将7入栈；
(3) 将5入栈；
(4) 接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7×5=35，将35入栈；
(5) 将6入栈；
(6) 最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果。

二、实现过程

第一步当然是搭建计算器的页面结构，不是科学计算器，只提供了基本的运算功能，但也能即时地进行运算，显示出完整的中缀表达式，运算后保存上一条运算记录。

要先说一下：本来想实现小数点功能的，但小数点的存在让数据存储与数据显示的实现有了压力，实现过程实在脑大，索性先取消这个功能。 

1. 页面结构：

  <h5>计算计算</h5>
  <!-- 计算器 -->
  <div class="calc-wrap">
    <div class="calc-in-out">
      <!-- 上一条运算记录 -->
      <p class="calc-history" title=""></p>
      <!-- 输入的数据 -->
      <p class="calc-in"></p>
      <!-- 输出的运算结果 -->
      <p class="calc-out active"></p>
    </div>
    <table class="calc-operation">
      <thead></thead>
      <tbody>
        <tr>
          <td data-ac="cls" class="cls">C</td>
          <td data-ac="del">←</td>
          <td data-ac="sq">x<sup>2</sup></td>
          <td data-ac="mul">×</td>
        </tr>
        <tr>
          <td data-val="7">7</td>
          <td data-val="8">8</td>
          <td data-val="9">9</td>
          <td data-ac="div">÷</td>
        </tr>
        <tr>
          <td data-val="4">4</td>
          <td data-val="5">5</td>
          <td data-val="6">6</td>
          <td data-ac="plus">+</td>
        </tr>
        <tr>
          <td data-val="1">1</td>
          <td data-val="2">2</td>
          <td data-val="3">3</td>
          <td data-ac="minus">-</td>
        </tr>
          <td data-ac="per">%</td>
          <td data-val="0">0</td>
          <td data-ac="dot">.</td>
          <td data-ac="eq" class="eq">=</td>
      </tbody>
    </table>
  </div>

2. 结合一点样式：

body {
  padding: 20px;
  font-family: Arial;
}

.calc-wrap {
  width: 300px;
  border: 1px solid #ddd;
  border-radius: 3px;
}


.calc-operation {
  width: 100%;
  border-collapse: collapse;
}

.calc-in-out {
  width: 100%;
  padding: 10px 20px;
  text-align: right;
  box-sizing: border-box;
  background-color: rgba(250, 250, 250, .9);
}
.calc-in-out p {
  overflow: hidden;
  margin: 5px;
  width: 100%;
}
.calc-history {
  margin-left: -20px;
  font-size: 18px;
  color: #bbb;
  border-bottom: 1px dotted #ddf;
  min-height: 23px;
}

.calc-in,
.calc-out {
  font-size: 20px;
  color: #888;
  line-height: 39px;
  min-height: 39px;
}

.calc-in {
  color: #888;
}
.calc-out {
  color: #ccc;
}

.calc-in.active,
.calc-out.active {
  font-size: 34px;
  color: #666;
}

.calc-operation td {
  padding: 10px;
  width: 25%;
  text-align: center;
  border: 1px solid #ddd;
  font-size: 26px;
  color: #888;
  cursor: pointer;
}

.calc-operation td:active {
  background-color: #ddd;
}

.calc-operation .cls {
  color: #ee8956;
}

这样静态的计算器就粗来了~~

 

3. JS逻辑

这部分就是重点了，一步步来说

首先是对计算器的监听吧，也就是这个表格，可以使用事件委托的方式，在父级节点上监听处理

    // 绑定事件
    bindEvent: function() {
      var that = this;

      that.$operation.on('click', function(e) {
        e = e || window.event;
        var elem = e.target || e.srcElement,
          val,
          action;

        if (elem.tagName === 'TD') {
          val = elem.getAttribute('data-val') || elem.getAttribute('data-ac');

监听数据，获取到的只是页面上的某个值/操作符，所以需要将数据存储起来形成中缀，再由中缀转换成后缀，最后通过后缀进行计算

    // 中缀表达式
    this.infix = [];
    // 后缀表达式
    this.suffix = [];
    // 后缀表达式运算结果集
    this.result = [];

按照算法步骤，实现出来，这里没有使用到括号，如果实际需要，可在相应位置修改判断条件即可~

    // 中缀表达式转后缀
    infix2Suffix: function() {
      var temp = [];
      this.suffix = [];

      for (var i = 0; i < this.infix.length; i++) {
        // 数值，直接压入
        if (!this.isOp(this.infix[i])) {
          this.suffix.push(this.infix[i]);
        }
        else {
          if (!temp.length) {
            temp.push(this.infix[i]);
          }
          else {
            var opTop = temp[temp.length - 1];
            // 循环判断运算符优先级，将运算符较高的压入后缀表达式
            if (!this.priorHigher(opTop, this.infix[i])) {
              while (temp.length && !this.priorHigher(opTop, this.infix[i])) {
                this.suffix.push(temp.pop());
                opTop = temp[temp.length - 1];
              }
            }
              // 将当前运算符也压入后缀表达式
            temp.push(this.infix[i]);
          }
        }
      }
      // 将剩余运算符号压入
      while (temp.length) {
        this.suffix.push(temp.pop());
      }
    },


 // 后缀表达式计算
    calcSuffix: function() {
      this.result = [];

      for (var i = 0; i < this.suffix.length; i++) {
        // 数值，直接压入结果集
        if (!this.isOp(this.suffix[i])) {
          this.result.push(this.suffix[i]);
        }
        // 运算符，从结果集中取出两项进行运算，并将运算结果置入结果集合
        else {
          this.result.push(this.opCalc(this.result.pop(), this.suffix[i], this.result.pop()));
        }
      }
      // 此时结果集中只有一个值，即为结果
       return this.result[0];
    }

其实，在实现的时候会发现，中缀、后缀只是一个难点，更复杂的地方是整个计算器的状态变化（或者说是数据变化）

在这个简单的计算器中，就有数字（0-9）、运算符（+ - * /）、操作（清除 删除）、预运算（百分号 平方）、小数点、即时运算等数据及操作

如果是科学计算器那就更复杂了，所以理清如何控制这些东西很关键，而其中最重要的就是中缀表达式的构建与存储

 当连续点击+号时，是不符合实际操作的，所以需要一个变量 lastVal 来记录上一个值，随着操作而更新，再通过判断，防止程序出错

在点击=号之后，我们可以继续使用这个结果进行运算，或者重新开始运算

　　　　// 构建中缀表达式
    buildInfix: function(val, type) {
      // 直接的点击等于运算之后，
      if (this.calcDone) {
        this.calcDone = false;
        // 再点击数字，则进行新的运算
        if (!this.isOp(val)) {
          this.resetData();
        }
        // 再点击运算符，则使用当前的结果值继续进行运算
        else {
          var re = this.result[0];
          this.resetData();
          this.infix.push(re);
        }

      }

      var newVal;
       ...

点击删除，是删除一位数，不是直接地删除一个数，然后更新中缀表达式的值

      // 删除操作
      if (type === 'del') {
        newVal = this.infix.pop();
        // 删除末尾一位数
        newVal = Math.floor(newVal / 10);
        if (newVal) {
          this.infix.push(newVal);
        }

        this.lastVal = this.infix[this.infix.length - 1];
        return this.infix;
      }

而添加操作，要考虑的就更多了，比如连续的连续运算符、连续的数字、运算符+ - 接上数字表示正负数，小数点的连接存取等

      // 添加操作，首先得判断运算符是否重复
      else if (type === 'add') {
        // 两个连续的运算符
        if (this.isOp(val) && this.isOp(this.lastVal)) {
          return this.infix;
        }
        // 两个连续的数字
        else if (!this.isOp(val) && !this.isOp(this.lastVal)) {
          newVal = this.lastVal * 10 + val;
          this.infix.pop();
          this.infix.push(this.lastVal = newVal);

          return this.infix;
        }
        // 首个数字正负数
        if (!this.isOp(val) && this.infix.length === 1 && (this.lastVal === '+' || this.lastVal === '-')) {
          newVal = this.lastVal === '+' ? val : 0 - val;
          this.infix.pop();
          this.infix.push(this.lastVal = newVal);

          return this.infix;
        }


        this.infix.push(this.lastVal = val);
        return this.infix;
      }

在很多次操作的时候，计算器都需要即时地进行运算，为简化代码，可以封装成一个方法，在相应的位置调用即可

    // 即时得进行运算
    calculate: function(type) {
      this.infix2Suffix();
      var suffixRe = this.calcSuffix();

      if (suffixRe) {
        this.$out.text('=' + suffixRe)
          .attr('title', suffixRe)
          .removeClass('active');

        // 如果是直接显示地进行等于运算
        if (type === 'eq') {
          this.$in.removeClass('active');
          this.$out.addClass('active');
          // 设置标记：当前已经显示地进行计算
          this.calcDone = true;
          this.lastVal = suffixRe;
          // 设置历史记录
          var history = this.infix.join('') + ' = ' + suffixRe;
          this.$history.text(history).attr('title', history);
        }

      }
    },

剩下的就是点击之后的处理过程了，也就是各种调用处理 传递数据->构建中缀处理数据->中缀转后缀->后缀运算显示

比如点击了数字

    　　　　　　// 数字：0-9
          if (!isNaN(parseInt(val, 10))) {
            // 构建中缀表达式并显示
            var infixRe = that.buildInfix(parseInt(val, 10), 'add');
            that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');

            that.calculate();

            return;
          }

又比如几个预运算，其实长得也差不多

       // 预运算：百分比、小数点、平方
          else if (['per', 'dot', 'sq'].indexOf(action) !== -1) {
            if (!that.infix.length || that.isOp(that.lastVal)) {
              return;
            }

            if (action === 'per') {
              that.lastVal /= 100;
            } else if (action === 'sq') {
              that.lastVal *= that.lastVal;
            } else if (action === 'dot') {
              // that.curDot = true;
            }

            // 重新构建中缀表达式
            var infixRe = that.buildInfix(that.lastVal, 'change');
            that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');

            that.calculate();
          }

以上就是这个简单计算器的实现步骤了，变化太多还不敢保证不会出错

基本逻辑如此，如果要加上小数点运算、括号运算、正余弦等科学计算器的功能，还是自己去实现吧。。脑大啊。。 

$(function() {

  function Calculator($dom) {
    this.$dom = $($dom);
    // 历史运算
    this.$history = this.$dom.find('.calc-history');
    // 输入区
    this.$in = this.$dom.find('.calc-in');
    // 输出区
    this.$out = this.$dom.find('.calc-out');
    this.$operation = this.$dom.find('.calc-operation');

    // 运算符映射
    this.op = {
      'plus': '+',
      'minus': '-',
      'mul': '*',
      'div': '/'
    };
    this.opArr = ['+', '-', '*', '/'];

    // 中缀表达式
    this.infix = [];
    // 后缀表达式
    this.suffix = [];
    // 后缀表达式运算结果集
    this.result = [];
    // 存储最近的值
    this.lastVal = 0;
    // 当前已经计算等于完成
    this.calcDone = false;
    // 当前正在进行小数点点（.）相关值的修正
    this.curDot = false;

    this.init();
  }

  Calculator.prototype = {
    constructor: Calculator,
    // 初始化
    init: function() {
      this.bindEvent();
    },
    // 绑定事件
    bindEvent: function() {
      var that = this;

      that.$operation.on('click', function(e) {
        e = e || window.event;
        var elem = e.target || e.srcElement,
          val,
          action;

        if (elem.tagName === 'TD') {
          val = elem.getAttribute('data-val') || elem.getAttribute('data-ac');
          // 数字：0-9
          if (!isNaN(parseInt(val, 10))) {
            // 构建中缀表达式并显示
            var infixRe = that.buildInfix(parseInt(val, 10), 'add');
            that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');

            that.calculate();

            return;
          }

          action = val;

          // 操作：清除、删除、计算等于
          if (['cls', 'del', 'eq'].indexOf(action) !== -1) {
            if (!that.infix.length) {
              return;
            }

            // 清空数据
            if (action === 'cls' || (action === 'del' && that.calcDone)) {
              that.$in.text('');
              that.$out.text('');

              that.resetData();
            }
            // 清除
            else if (action === 'del') {
              // 重新构建中缀表达式
              var infixRe = that.buildInfix(that.op[action], 'del');
              that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');

              that.calculate();

            }
            // 等于
            else if (action === 'eq') {
              that.calculate('eq');

            }
          }
          // 预运算：百分比、小数点、平方
          else if (['per', 'dot', 'sq'].indexOf(action) !== -1) {
            if (!that.infix.length || that.isOp(that.lastVal)) {
              return;
            }

            if (action === 'per') {
              that.lastVal /= 100;
            } else if (action === 'sq') {
              that.lastVal *= that.lastVal;
            } else if (action === 'dot') {
              // that.curDot = true;
            }

            // 重新构建中缀表达式
            var infixRe = that.buildInfix(that.lastVal, 'change');
            that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');

            that.calculate();
          }
          // 运算符：+ - * /
          else if (that.isOp(that.op[action])) {
            if (!that.infix.length && (that.op[action] === '*' || that.op[action] === '/')) {
              return;
            }

            var infixRe = that.buildInfix(that.op[action], 'add');
            that.$in.text(infixRe.join('')).addClass('active');
          }
        }
      });
    },

    resetData: function() {
      this.infix = [];
      this.suffix = [];
      this.result = [];
      this.lastVal = 0;
      this.curDot = false;
    },

    // 构建中缀表达式
    buildInfix: function(val, type) {
      // 直接的点击等于运算之后，
      if (this.calcDone) {
        this.calcDone = false;
        // 再点击数字，则进行新的运算
        if (!this.isOp(val)) {
          this.resetData();
        }
        // 再点击运算符，则使用当前的结果值继续进行运算
        else {
          var re = this.result[0];
          this.resetData();
          this.infix.push(re);
        }

      }

      var newVal;

      // 删除操作
      if (type === 'del') {
        newVal = this.infix.pop();
        // 删除末尾一位数
        newVal = Math.floor(newVal / 10);
        if (newVal) {
          this.infix.push(newVal);
        }

        this.lastVal = this.infix[this.infix.length - 1];
        return this.infix;
      }
      // 添加操作，首先得判断运算符是否重复
      else if (type === 'add') {
        // 两个连续的运算符
        if (this.isOp(val) && this.isOp(this.lastVal)) {
          return this.infix;
        }
        // 两个连续的数字
        else if (!this.isOp(val) && !this.isOp(this.lastVal)) {
          newVal = this.lastVal * 10 + val;
          this.infix.pop();
          this.infix.push(this.lastVal = newVal);

          return this.infix;
        }
        // 首个数字正负数
        if (!this.isOp(val) && this.infix.length === 1 && (this.lastVal === '+' || this.lastVal === '-')) {
          newVal = this.lastVal === '+' ? val : 0 - val;
          this.infix.pop();
          this.infix.push(this.lastVal = newVal);

          return this.infix;
        }

      // TODO: 小数点运算
      //   if (this.isOp(val)) {
      //     this.curDot = false;
      //   }

      //   // 小数点
      //   if (this.curDot) {
      //     var dotLen = 0;
      //     newVal = this.infix.pop();
      //     dotLen = newVal.toString().split('.');
      //     dotLen = dotLen[1] ? dotLen[1].length : 0;

      //     newVal += val / Math.pow(10, dotLen + 1);
      //     // 修正小数点运算精确值
      //     newVal = parseFloat(newVal.toFixed(dotLen + 1));

      //     this.infix.push(this.lastVal = newVal);
      //     return this.infix;
      //   }

        this.infix.push(this.lastVal = val);
        return this.infix;
      }

      // 更改操作，比如%的预运算
      else if (type === 'change') {
        this.infix.pop();
        this.infix.push(this.lastVal = val);

        return this.infix;
      }

    },
    // 判断是否为运算符
    isOp: function(op) {
      return op && this.opArr.indexOf(op) !== -1;
    },
    // 判断运算符优先级
    priorHigher: function(a, b) {
      return (a === '+' || a === '-') && (b === '*' || b === '/');
    },
    // 进行运算符的运算
    opCalc: function(b, op, a) {
      return op === '+'
        ? a + b
        : op === '-'
        ? a - b
        : op === '*'
        ? a * b
        : op === '/'
        ? a / b
        : 0;
    },
    // 即时得进行运算
    calculate: function(type) {
      this.infix2Suffix();
      var suffixRe = this.calcSuffix();

      if (suffixRe) {
        this.$out.text('=' + suffixRe)
          .attr('title', suffixRe)
          .removeClass('active');

        // 如果是直接显示地进行等于运算
        if (type === 'eq') {
          this.$in.removeClass('active');
          this.$out.addClass('active');
          // 设置标记：当前已经显示地进行计算
          this.calcDone = true;
          this.lastVal = suffixRe;
          // 设置历史记录
          var history = this.infix.join('') + ' = ' + suffixRe;
          this.$history.text(history).attr('title', history);
        }

      }
    },

    // 中缀表达式转后缀
    infix2Suffix: function() {
      var temp = [];
      this.suffix = [];

      for (var i = 0; i < this.infix.length; i++) {
        // 数值，直接压入
        if (!this.isOp(this.infix[i])) {
          this.suffix.push(this.infix[i]);
        }
        else {
          if (!temp.length) {
            temp.push(this.infix[i]);
          }
          else {
            var opTop = temp[temp.length - 1];
            // 循环判断运算符优先级，将运算符较高的压入后缀表达式
            if (!this.priorHigher(opTop, this.infix[i])) {
              while (temp.length && !this.priorHigher(opTop, this.infix[i])) {
                this.suffix.push(temp.pop());
                opTop = temp[temp.length - 1];
              }
            }
              // 将当前运算符也压入后缀表达式
            temp.push(this.infix[i]);
          }
        }
      }
      // 将剩余运算符号压入
      while (temp.length) {
        this.suffix.push(temp.pop());
      }
    },

    // 后缀表达式计算
    calcSuffix: function() {
      this.result = [];

      for (var i = 0; i < this.suffix.length; i++) {
        // 数值，直接压入结果集
        if (!this.isOp(this.suffix[i])) {
          this.result.push(this.suffix[i]);
        }
        // 运算符，从结果集中取出两项进行运算，并将运算结果置入结果集合
        else {
          this.result.push(this.opCalc(this.result.pop(), this.suffix[i], this.result.pop()));
        }
      }
      // 此时结果集中只有一个值，即为结果
       return this.result[0];
    }
  };

  new Calculator('.calc-wrap');
});

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