Как создать калькулятор на Java - полное руководство с кодом

2022-01-17 0 ∞

В этом руководстве мы расскажем, как создать калькулятор на Java для Android. Если вы новичок в программировании и никогда раньше не создавали приложения, ознакомьтесь с нашим предыдущим руководством по написанию первого приложения для Android:

Предполагается, что у вас есть хотя бы минимальный базовый опыт создания Android – приложений.

Полный исходный код калькулятора, описанного ниже, доступен для использования и изменения на github.

Создание проекта
Включение привязки данных в проекте
Разработка макета калькулятора
Общие принципы создания виджетов макета
Создание макета калькулятора
Внутренние компоненты калькулятора
Обработка нажатий на цифры
Обработка кликов по кнопкам операторов
Заключение

Создание проекта

Первое, что нужно сделать - это создать в Android Studio новый проект: Start a new Android Studio project или File - New - New Project:

Для этого руководства мы выбрали в панели «Add an Activity to Mobile» опцию «EmptyActivity», для «MainActivity» мы оставили имя по умолчанию – «Activity». На этом этапе структура должна выглядеть, как показано на рисунке ниже. У вас есть MainActivity внутри пакета проекта и файл activity_main.xml в папке layout:

Включение привязки данных в проекте

Перед тем, как создать приложение для Андроид с нуля, нужно уяснить, что использование привязки данных помогает напрямую обращаться к виджетам (Buttons, EditText и TextView), а не находить их с помощью методов findViewById(). Чтобы включить привязку данных, добавить следующую строку кода в файл build.gradle.

JAVA

android {
    ...
    dataBinding.enabled = true
    ...

Разработка макета калькулятора

Для включения привязки данных в файле activity_main.xml требуется еще одно изменение. Оберните сгенерированный корневой тег (RelativeLayout) в layout, таким образом сделав его новым корневым тегом.

XML

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout>
    <RelativeLayout>
    ...
    </RelativeLayout>
</layout>

Как научиться создавать приложения для Андроид? Читайте наше руководство дальше.

Тег layout - это предупреждает систему построения приложения, что этот файл макета будет использовать привязку данных. Затем система генерирует для этого файла макета класс Binding. Поскольку целевой XML-файл называется activity_main.xml, система построения приложения создаст класс ActivityMainBinding, который можно использовать в приложении, как и любой другой класс Java. Имя класса составляется из имени файла макета, в котором каждое слово через подчеркивание будет начинаться с заглавной буквы, а сами подчеркивания убираются, и к имени добавляется слово «Binding».

Теперь перейдите к файлу MainActivity.java. Создайте закрытый экземпляр ActivityMainBinding внутри вашего класса, а в методе onCreate() удалите строку setContentView () и вместо нее добавьте DataBindingUtil.setContentView(), как показано ниже.

JAVA

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private ActivityMainBinding binding;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);
    }
}

Общие принципы создания виджетов макета

В приложении калькулятора есть четыре основных элемента:

RelativeLayout - определяет, как другие элементы будут укладываться или отображаться на экране. RelativeLayout используется для позиционирования дочерних элементов по отношению друг к другу или к самим себе.

TextView - элемент используется для отображения текста. Пользователи не должны взаимодействовать с этим элементом. С помощью TextView отображается результат вычислений.

EditText - похож на элемент TextView, с той лишь разницей, что пользователи могут взаимодействовать с ним и редактировать текст. Но поскольку калькулятор допускает только фиксированный набор вводимых данных, мы устанавливаем для него статус «не редактируемый». Когда пользователь нажимает на цифры, мы выводим их в EditText.

Button - реагирует на клики пользователя. При создании простого приложения для Андроид мы используем кнопки для цифр и операторов действий в калькуляторе.

Создание макета калькулятора

Код макета калькулятора объемный. Это связано с тем, что мы должны явно определять и тщательно позиционировать каждую из кнопок интерфейса. Ниже представлен фрагмент сокращенной версии файла макета activity_main:

<layout>
    <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
        android:id="@+id/activity_main"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
        android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
        android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
        android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
        tools:context="com.sample.foo.samplecalculator.MainActivity">

        <TextView
            android:id="@+id/infoTextView"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_marginBottom="30dp"
            android:textSize="30sp" />

        <EditText
            android:id="@+id/editText"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_below="@id/infoTextView"
            android:enabled="false"
            android:gravity="bottom"
            android:lines="2"
            android:maxLines="2"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonSeven"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_below="@id/editText"
            android:text="7"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonEight"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_below="@id/editText"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonSeven"
            android:text="8"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonNine"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_below="@id/editText"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonEight"
            android:text="9"
            android:textSize="20sp" />

        ...

        ...

        <Button
            android:id="@+id/buttonDot"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_below="@id/buttonOne"
            android:text="."
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonZero"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignRight="@id/buttonEight"
            android:layout_below="@id/buttonTwo"
            android:text="0"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonEqual"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignRight="@id/buttonNine"
            android:layout_below="@id/buttonThree"
            android:text="="
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonDivide"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignTop="@id/buttonNine"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonNine"
            android:text="/"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonMultiply"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignTop="@id/buttonSix"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonSix"
            android:text="*"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonSubtract"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignTop="@id/buttonThree"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonThree"
            android:text="-"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonAdd"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignTop="@id/buttonEqual"
            android:layout_toRightOf="@id/buttonEqual"
            android:text="+"
            android:textSize="20sp" />

        <Button
            android:id="@+id/buttonClear"
            style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_alignRight="@id/buttonAdd"
            android:layout_below="@id/buttonAdd"
            android:layout_marginTop="@dimen/activity_vertical_margin"
            android:text="C"
            android:textSize="20sp" />
    </RelativeLayout>
</layout>

Внутренние компоненты калькулятора

Перед тем, как создать приложение на телефон Android, отметим, что valueOne и valueTwo содержат цифры, которые будут использоваться. Обе переменные имеют тип double, поэтому могут содержать числа с десятичными знаками и без них. Мы устанавливаем для valueOne специальное значение NaN (не число) - подробнее это будет пояснено ниже.

private double valueOne = Double.NaN;
    private double valueTwo;

Этот простой калькулятор сможет выполнять только операции сложения, вычитания, умножения и деления. Поэтому мы определяем четыре статических символа для представления этих операций и переменную CURRENT_ACTION, содержащую следующую операцию, которую мы намереваемся выполнить.

private static final char ADDITION = '+';
    private static final char SUBTRACTION = '-';
    private static final char MULTIPLICATION = '*';
    private static final char DIVISION = '/';
    private char CURRENT_ACTION;

Затем мы используем класс DecimalFormat для форматирования результата. Конструктор десятичного формата позволяет отображать до десяти знаков после запятой.

decimalFormat = new DecimalFormat("#.##########");

Обработка нажатий на цифры

В нашем создаваемом простом приложении для Андроид всякий раз, когда пользователь нажимает на цифру или точку, нам нужно добавить эту цифру в editText. Пример кода ниже иллюстрирует, как это делается для цифры ноль (0).

binding.buttonZero.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                binding.editText.setText(binding.editText.getText() + "0");
            }
        });

Обработка кликов по кнопкам операторов

Обработка нажатия кнопок операторов (действий) выполняется по-другому. Сначала нужно выполнить все ожидающие в очереди вычисления. Поэтому мы определяем метод computeCalculation. В computeCalculation, если valueOne является допустимым числом, мы считываем valueTwo из editText и выполняем текущие операции в очереди. Если же valueOne является NaN, для valueOne присваивается цифра в editText.

JAVA

private void computeCalculation() {
        if(!Double.isNaN(valueOne)) {
            valueTwo = Double.parseDouble(binding.editText.getText().toString());
            binding.editText.setText(null);
            if(CURRENT_ACTION == ADDITION)
                valueOne = this.valueOne + valueTwo;
            else if(CURRENT_ACTION == SUBTRACTION)
                valueOne = this.valueOne - valueTwo;
            else if(CURRENT_ACTION == MULTIPLICATION)
                valueOne = this.valueOne * valueTwo;
            else if(CURRENT_ACTION == DIVISION)
                valueOne = this.valueOne / valueTwo;
        }
        else {
            try {
                valueOne = Double.parseDouble(binding.editText.getText().toString());
            }
            catch (Exception e){}
        }
    }

Продолжаем создавать копию приложения на Андроид. Для каждого оператора мы сначала вызываем computeCalculation(), а затем устанавливаем для выбранного оператора CURRENT_ACTION. Для оператора равно (=) мы вызываем computeCalculation(), а затем очищаем содержимое valueOne и CURRENT_ACTION.

JAVA

binding.buttonAdd.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                computeCalculation();
                CURRENT_ACTION = ADDITION;
                binding.infoTextView.setText(decimalFormat.format(valueOne) + "+");
                binding.editText.setText(null);
            }
        });
        binding.buttonSubtract.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                computeCalculation();
                CURRENT_ACTION = SUBTRACTION;
                binding.infoTextView.setText(decimalFormat.format(valueOne) + "-");
                binding.editText.setText(null);
            }
        });
        binding.buttonMultiply.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                computeCalculation();
                CURRENT_ACTION = MULTIPLICATION;
                binding.infoTextView.setText(decimalFormat.format(valueOne) + "*");
                binding.editText.setText(null);
            }
        });
        binding.buttonDivide.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                computeCalculation();
                CURRENT_ACTION = DIVISION;
                binding.infoTextView.setText(decimalFormat.format(valueOne) + "/");
                binding.editText.setText(null);
            }
        });
        binding.buttonEqual.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                computeCalculation();
                binding.infoTextView.setText(binding.infoTextView.getText().toString() +
                        decimalFormat.format(valueTwo) + " = " + decimalFormat.format(valueOne));
                valueOne = Double.NaN;
                CURRENT_ACTION = '0';
            }
        });

Поздравляю! Мы завершили создание простого калькулятора. Теперь вы сможете создать приложение для Андроид сами.

Заключение

Если вы запустите и протестируете данное приложение, то увидите некоторые моменты, которые можно улучшить: 1) возможность нажимать на кнопку оператора, когда editText очищен (т. е. без необходимости ввода первой цифры), 2) возможность продолжать вычисления после нажатия кнопки «Равно».

Полный код примера доступен на github.