整体思路保持不变，先对表达式分析，将其转化为若干运算单元（运算单元表示一个广义运算符或者一个操作数），然后根据运算单元的列表对表达式求值。
变化点
一元运算符的处理
先前的简易计算器表示运算的运算符只有加减乘除、正负号，正负号虽然是一元运算符，但做了特殊处理（直接将紧跟其后的操作数的正负性做出相应的改变，当引入高于正负号优先级的乘方阶乘后就变为了错误的做法）。
科学计算器新引入了阶乘、sin、cos、tan、ln、log、sqrt这些一元运算符，也要求能够更好的处理一元运算符。
运算符数量大大增加
运算符数量增加，将会加大修改运算符优先级比较矩阵的难度，如果每新增支持一种新的运算就去修改这个矩阵，显然过于繁琐，因此采用了一种基于规则的比较方式。
代码量增加
随着代码量的增加，需要对项目重构。
项目结构
主要代码位于cn.zhikaizhang.algorithm和cn.zhikaizhang.main两个包下。前者是算法，后者是界面与交互。
| package | class | description |
|---|---|---|
| cn.zhikaizhang.algorithm | Calculator | 表达式求值 |
| cn.zhikaizhang.algorithm | ExpressionIllegalException | 表达式不合法异常类 |
| cn.zhikaizhang.algorithm | ExpressionParser | 表达式分析器，将表达式转化为运算单元列表 |
| cn.zhikaizhang.algorithm | Operation | 运算 |
| cn.zhikaizhang.algorithm | OperatorComparator | 运算符优先级比较器 |
| cn.zhikaizhang.algorithm | Unit | 运算单元，使用一个枚举型变量标识操作数以及每种运算符 |
| cn.zhikaizhang.main | FxCalcApplication | 继承自Application,fx-Calc启动类 |
| cn.zhikaizhang.main | FxCalcLookAndFeel | 控制fx-Calc的外观 |
| cn.zhikaizhang.main | FxCalcMainController | 交互，界面上按钮的点击事件 |
运行效果
上面的有些运算是基于其他的基本运算的，如倒数利用乘方的基本运算，EE（1.0E3表示1.0乘10的三次方）使用乘法和乘方。
实现细节
Unit类
运算单元（操作数或广义的运算符），将可运算的运算符、左右括号、起止符并称为广义运算符。
type变量标识着一个运算单元的类型。可运算的运算符使用priority表示优先级，操作数使用val表示值。
1234 | enum Type{ADD, SUBSTRACT, SIN, COS, TAN, LN, LOG, SQRT, MULTIPLY, DIVIDE, EE, POSITIVE, NEGATIVE, POWER, FACTORIAL, LEFT_BRACKET, RIGHT_BRACKET, START_STOP_SIGN, OPERAND};private Type type;private int priority;private double val; |
可运算运算符对传入的操作数进行运算。不合法抛异常。通过可变长参数列表可以对一元和二元运算符作统一的处理。
1 | public Unit (Unit ...operands) throws ExpressionIllegalException; |
可运算的运算符的优先级设置。优先级设置为6的运算符作为函数进行特殊处理，后面必须紧跟着括号，由ExpressionParser处理，因此不会与其他运算冲突。
1234567891011121314151617181920212223242526272829 | switch(type){ case ADD: case SUBSTRACT: this.priority = 1; break; case MULTIPLY: case DIVIDE: case EE: this.priority = 2; break; case POSITIVE: case NEGATIVE: this.priority = 3; break; case POWER: this.priority = 4; 大专栏 从简易计算器到科学计算器 break; case FACTORIAL: this.priority = 5; break; case SIN: case COS: case TAN: case LN: case LOG: case SQRT: this.priority = 6; break;} |
OperatorComparator类
基于规则比较优先级，isOperator()表示是否广义运算符，isNormalOperator()表示是否可运算运算符，分别考虑两个都是可运算运算符以及存在左右括号、起止符的情形。
如果两个都是可运算运算符，只要前者的优先级大于等于后者的优先级，就认为前者大，唯一一个例外是前者是乘方符号，后者是负号，虽然乘方的priority大于负号，此时应该先计算负号，因此返回小于。
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132 | public class OperatorComparator { public static char compareOperator(Unit u1, Unit u2) throws ExpressionIllegalException{ if(!(u1.isOperator() && u2.isOperator())){ throw new ExpressionIllegalException(); } if(u1.isNormalOperator() && u2.isNormalOperator()){ if(u1.getType() == Unit.Type.POWER && u2.getType() == Unit.Type.NEGATIVE){ return '<'; } return u1.getPriority()>=u2.getPriority()?'>':'<'; }else if(u2.getType() == Unit.Type.LEFT_BRACKET){ return '<'; }else if(u1.getType() == Unit.Type.LEFT_BRACKET){ if(u2.isNormalOperator()){ return '<'; }else if(u2.getType() == Unit.Type.RIGHT_BRACKET){ return '='; } }else if(u1.getType() == Unit.Type.START_STOP_SIGN){ if(u2.isNormalOperator()){ return '<'; }else if(u2.getType() == Unit.Type.START_STOP_SIGN){ return '='; } }else if(u1.isNormalOperator()){ return '>'; } throw new ExpressionIllegalException(); }} |
Operation类
此类中实现了所有的基本运算，为了避免double类型运算时的精度损失，如果结果不是无穷或者NaN就使用BigDecimal类型进行计算，以加法为例。
1234567891011 | * 加 */public static double add(double n1, double n2){ if(Double.isInfinite(n1 + n2) || Double.isNaN(n1 + n2)){ return n1 + n2; }else{ return new BigDecimal(String.valueOf(n1)).add(new BigDecimal(String.valueOf(n2))).doubleValue(); }} |
github
github项目主页: Calculator