【iOS】计算器仿写

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前言

在前两周组内进行了计算器的仿写，计算器仿写主要用到了MVC框架的思想以及数据结构中用栈进行四则运算的思想，还有就是对OC中的字符串进行各种判错操作处理。
接下来笔者将简单介绍一下利用OC实现计算机的基本思路

一、构建View界面

我们先来看一下计算机界面实现的具体效果：

在实现View界面时，笔者使用了Masonry进行布局，因为计算器界面按钮的排序是有规律的，因此使用Masonry能让我们的布局更加轻松。

下面给出创建部分按钮的示例：

    for (int i = 0; i < 4; i++) {//先循环创建16个按钮
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            _baseButton = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeRoundedRect];
            _baseButton.layer.cornerRadius = SIZE / 2;//圆形按钮
            _baseButton.titleLabel.font = [UIFont systemFontOfSize:42];
            _baseButton.tag = j + 4 + i * 4;
            [self addSubview:_baseButton];
            [_baseButton mas_makeConstraints:^(MASConstraintMaker *make) {//从底部开始约束
                            make.bottom.equalTo(self).offset(-(75 + (SIZE + 17) * (i + 1)));
                            make.left.equalTo(self).offset(5 + [UIScreen mainScreen].bounds.size.width / 4 * j);
                            make.width.equalTo(@SIZE);
                            make.height.equalTo(@SIZE);
            }];
            if (j < 3) {//竖列
                if (i < 3) {//横行
                    [_baseButton setBackgroundColor:[UIColor colorWithWhite:0.15 alpha:1]];
                    [_baseButton setTitle:[NSString stringWithFormat:@"%d", j + 1 + i * 3]  forState:UIControlStateNormal];
                    [_baseButton setTitleColor:[UIColor whiteColor] forState:UIControlStateNormal];
                } else {
                    [_baseButton setBackgroundColor:[UIColor lightGrayColor]];
                    [_baseButton setTitle:grayArray[j] forState:UIControlStateNormal];
                    [_baseButton setTitleColor:[UIColor blackColor] forState:UIControlStateNormal];
                }
            } else {//橘色符号
                [_baseButton setBackgroundColor:[UIColor colorWithRed:0.9 green:0.58 blue:0 alpha:1]];
                [_baseButton setTitle:orangeArray[i] forState:UIControlStateNormal];
                [_baseButton setTitleColor:[UIColor whiteColor] forState:UIControlStateNormal];
            }
            if (j == 0 && i == 3) {
                _baseButton.titleLabel.font = [UIFont systemFontOfSize:34];
            }
        }
    }
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二、Model中进行数据处理

根据MVC框架的思想，我们的Model层是负责提供数据接口给controller使用，因此我们需要将处理好的数据返回给controller层。我们在此对其进行四则运算的逻辑操作。

这里简单介绍一下我们的四则运算，本质上是使用运算符号优先级来判断是否入栈出栈，笔者后面会单独写博客讲述。这里有人会先将中缀表达式转为后缀表达式再去计算结果，笔者这里直接使用中缀表达式计算结果

代码：

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        self.stackArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:Maxsize];
        self.stackSize = Maxsize;
    }
    return self;
}

char Precede(char theta1, char theta2) {
    int i, j;
    char pre[7][7] = {
        {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
        {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
        {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
        {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
        {'<', '<', '<', '<', '<', '=', '0'},
        {'>', '>', '>', '>', '0', '>', '>'},
        {'<', '<', '<', '<', '<', '0', '='}
    };

    switch (theta1) {
        case '+': i = 0; break;
        case '-': i = 1; break;
        case '*': i = 2; break;
        case '/': i = 3; break;
        case '(': i = 4; break;
        case ')': i = 5; break;
        case '=': i = 6; break;
    }

    switch (theta2) {
        case '+': j = 0; break;
        case '-': j = 1; break;
        case '*': j = 2; break;
        case '/': j = 3; break;
        case '(': j = 4; break;
        case ')': j = 5; break;
        case '=': j = 6; break;
    }

    return pre[i][j];
}

double Operate(double a, char theta, double b) {
    switch (theta) {
        case '+': return a + b;
        case '-': return a - b;
        case '*': return a * b;
        case '/':
            if (b != 0) {
                return a / b;
            } else {
                NSLog(@"Divisor can not be zero!");
                exit(0);
            }
    }
    return 0;
}

int In(char c) {
    switch (c) {
        case '+':
        case '-':
        case '*':
        case '/':
        case '(':
        case ')':
        case '=':
            return 1;
        default:
            return 0;
    }
}

- (NSString *) evaluateExpression:(NSString *)exp {
    _OPND = [[Model alloc] init];//数字栈
    _OPTR = [[Model alloc] init];//符号栈
    double a, b, theta, X1, X2;
    char ch;
    NSInteger i = 0;
    NSInteger fuhaoFlag = 0;
    NSInteger kuohaoFlag = 0;
    NSInteger fuhaoBegin = 0;

    [_OPTR push:'='];
    ch = [exp characterAtIndex:i++];
    if (ch == '-') {
        ch = [exp characterAtIndex:i++];
        fuhaoFlag = 1;
    }

    while (ch != '=' || [_OPTR getTop] != '=') {
        if (In(ch)) {
            if (ch == '(') {
                kuohaoFlag = 1;
            }
            if (ch == '-' && [exp characterAtIndex:i - 2] == '(') {
                fuhaoFlag = 1;
                kuohaoFlag = 0;
                ch = [exp characterAtIndex:i++];
                continue;
            }
            switch (Precede([_OPTR getTop], ch)) {
                case '<':
                    [_OPTR push:ch];
                    ch = [exp characterAtIndex:i++];
                    break;

                case '>':
                    [_OPTR pop:&theta];
                    [_OPND pop:&b];
                    [_OPND pop:&a];
                    if (theta == '/' && b == 0) {
                        return @"error";
                    }
                    [_OPND push:Operate(a,theta,b)];
                    break;

                case '=':
                    [_OPTR pop:&theta];
                    ch = [exp characterAtIndex:i++];
                    break;
            }
        } else if (isdigit(ch)) {
            X1 = ch - '0';
            [_OPND push:X1];
            X2 = X1;
            ch = [exp characterAtIndex:i++];
            while (isdigit(ch)) {
                X1 = ch - '0';
                X2 = 10 * X2 + X1;
                ch = [exp characterAtIndex:i++];
            }
            if (ch == '.') {
                ch = [exp characterAtIndex:i++];
                double decimal = 0.0;
                double j = 1;
                while (isdigit(ch)) {
                    double f = (double)(ch - '0');
                    decimal = f / (pow(10, j));
                    j++;
                    ch = [exp characterAtIndex:i++];
                    X2 += decimal;
                }
            }
            if (fuhaoFlag == 0 && fuhaoBegin == 0) {
                double tmpX1;
                [_OPND pop:&tmpX1];
                [_OPND push:X2];
            } else {
                double tmpX1;
                [_OPND pop:&tmpX1];
                [_OPND push:-X2];
                fuhaoFlag = 0;
                fuhaoFlag = 0;
            }
        } else {
            return @"error";
        }
    }
    double result = [_OPND getTop];
    NSString *resultString = [NSString stringWithFormat:@"%f", result];
    resultString = [self removeFloatAllZeroByString:resultString];
    return resultString;
}
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在OC中我们初始化两个栈，一个存储数字，一个存储符号，然后不断将符号与数字入栈出栈，直至碰到“=”。

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一些判错操作：

我们也需要对我们的表达式进行一些判错处理，例如运算符相连或事括号数量的不匹配等问题，演示结果如下：

或是小数点不匹配与结果末尾有多余0的情况：

这些判错操作的部分是计算器最复杂的部分，需要多多琢磨。

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三、Controller层实现View与Model交互

在MVC中我们的Controller的作用是实现View与Model交互，因此我们需要在Controller层中实现我们界面按钮的点击事件并将其转换为字符串，同时将生成的字符串传入Model层进行数据处理，如果没有判错则将其结果输出。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    _calculatorView= [[View alloc] init];
    _calculatorView.frame = CGRectMake(0, 0, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.height);
    [self.view addSubview:_calculatorView];
    //为视图中的按钮在controller中添加事件
    for (UIView *subview in self.calculatorView.subviews) {
        if ([subview isKindOfClass:[UIButton class]]) {
            UIButton *button = (UIButton *)subview;
            [button addTarget:self action:@selector(pressButton:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
        }
    }
    
    _calculatorModel= [[Model alloc] init];
    
}
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这里需要注意，因为笔者理解的MVC中View只负责界面的绘制，并不用处理界面的逻辑，例如界面中控件的点击事件，因此这里需要再controller中使用如下代码对其进行点击事件的添加：

    for (UIView *subview in self.calculatorView.subviews) {
        if ([subview isKindOfClass:[UIButton class]]) {
            UIButton *button = (UIButton *)subview;
            [button addTarget:self action:@selector(pressButton:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
        }
    }
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接下来给出一些对按钮中的点击事件的代码：

//左右括号
    if (btn.tag == 17) {
        if (![_calculatorView.printfLabel.text isEqual: @"0"]) {
            _calculatorView.printfLabel.text = [_calculatorView.printfLabel.text stringByAppendingString:@"("];
        } else {
            _calculatorView.printfLabel.text = @"(";
        }    }
    if (btn.tag == 18) {
        if (![_calculatorView.printfLabel.text isEqual: @"0"]) {
            _calculatorView.printfLabel.text = [_calculatorView.printfLabel.text stringByAppendingString:@")"];
        } else {
            _calculatorView.printfLabel.text = @")";
        }    }
    if (btn.tag == 3) {
        if ([_calculatorModel error:_calculatorView.printfLabel.text] == 1 ) {
            _calculatorView.printfLabel.text = @"error";
        } else {
            _calculatorView.printfLabel.text = [_calculatorView.printfLabel.text stringByAppendingString:@"="];
            NSString *result = [_calculatorModel evaluateExpression:_calculatorView.printfLabel.text];
            NSLog(@"%@", result);
            _calculatorView.printfLabel.text = result;
        }
    }
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这里需要注意我们在VIew中创建按钮时已经对其tag进行赋值，因此可在controller文件中直接使用

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总结

计算器的仿写其实不难，最难的部分是对表达式的处理，有许多细节需要注意