JS实现简易的计算器
JS可以做的事多了，那就用来实现一个计算器吧
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, 或 在线演示
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）。
将中缀表达式转换为后缀表达式：
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。
后缀表达式的计算机求值：
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;
}
CSS样式
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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