实验一 计算器的设计与实现
一、实验目的与要求
实验目的：锻炼可视化编程能力。
实验要求：
- 熟悉VC++、Visual Studio C#或者Java编程环境。
- 运用面向对象程序设计知识对实验题目进行分析和设计。
- 进行程序编写和调试工作。
二、实验内容
使用MFC框架在Visual Studio 6.0环境下（也可使用Visual Studio c#或者Java编程环境）编写一个简易的计算器，能实现简单的加、减、乘、除四则运算，并加入特定的一些效果，如使计算器的颜色在红色，绿色和蓝色之间轮流变换等。完成诸如计算器对话框的创建、控件编辑、界面设计、关键功能的实现等工作。
三、实验设计
本次计算机设计实验采用python编程环境，设计分为两部分：
1）计算的实现 2）计算机可视化界面的实现
计算部分，采用python中自带的eval()函数为核心算法，原因在于eval()函数可以直接对输入其中的字符串进行计算，确保输入的字符串可计算即可，又采用try-except格式语句，对不能计算的情况进行处理，使其返回ERROR！
可视化界面设计部分，调用tkinter模块，内置多项可视化组件，其中包括文本输入框（Entry）、按钮组件（Button）、框架（Frame）、标签（Label）等等，引入各个组件并通过布局函数pack()逐次调整位置，令其尽量美观。大小方面使用expand=YES命令使用户可以自由调整大小。计算器颜色方面以下程序中提供了三种颜色可供选择，使用时选择#style.configure 。。。。。的其中一个语句，将#（注释符）去掉即可。
代码量部分，采用python编程环境代码量较少，仅50行（含注释），也更美观。
四、核心程序代码
from tkinter import *
from tkinter.ttk import *
#将Frame的共同属性作为默认值，方便创建
def my_frame(master):
w=Frame(master)
w.pack(side=TOP,expand=YES,fill=BOTH)#expand控制fill开关，fill为X、Y、BOTH
return w
#将Button的共同属性作为默认，方便创建
def my_Button(master,text,command):
w=Button(master,text=text,command=command,width=5)
w.pack(side=LEFT,expand=YES,fill=BOTH,padx=2,pady=2) #padx、pady设置按钮所占空间格大小
return w
#退格键功能设置，将数字串最末字符删除并返回
def back(text):
if len(text)>0:
return text[:-1]
else:
return text
#利用eval函数计算表达式的值
def calc(text):
try:
return eval(text) #此处为计算器的计算语句，简单粗暴
except (SyntaxError,ZeroDivisionError,NameError):
return 'ERROR!'
#计算器界面实现
wind=Tk()
wind.title('Demut-Calculator') #标题
text=StringVar()
#创建文本框
Entry(wind,textvariable=text).pack(expand=YES,fill=BOTH,padx=3,pady=4)
#创建ttk子模块的Style对象，设置按钮内边距及颜色
style=Style()
#style.configure('TButton',padding=3,background="#00FFFF",foreground="#008B8B")
#style.configure('TButton',padding=3,background="#00FFFF",foreground="#87CEFA")
style.configure('TButton',padding=3,background="#87CEFA",foreground="#DA70D6")
#创建第一行三个按钮
my1=my_frame(wind)
Label(my_Button(my1,'Backspace',lambda t=text:t.set(back(t.get()))),style="TButton")
Label(my_Button(my1,'Clear',lambda t=text:t.set('')),style="TButton")
Label(my_Button(my1,'Inverse',lambda t=text:t.set('-('+t.get()+')')),style="TButton")
#创建其余四行
for key in ('789/','456*','123-','0.=+'):
my2=my_frame(wind)
for ch in key:
if ch =='=':
Label(my_Button(my2,ch,lambda t=text:t.set(calc(t.get()))),style="TButton")
else:
Label(my_Button(my2,ch,lambda t=text,c=ch:t.set(t.get()+c)),style="TButton")
wind.mainloop()
五、实验结果
1）测试一：（验证+ - * / 的运算）
测试语句为：2+3*2+6/3
测试结果如下：
运行前：
运行后：
2）测试二： （验证带小数点的运算）
测试语句为：1.5+3.5
测试结果如下：
运行前：
运行后：
3）测试三： （验证带‘取负数操作’的运算）
测试语句为：2+2 之后对其取负数，再+1
测试过程：
取反前：
取反后：（点击inverse按钮后）
+1 运算：
测试结果：
4）测试四： （验证Backspace操作）
测试语句： 123 Backspace
测试结果：
运行前：
运行后：
5）测试五： （验证clear操作）
测试语句： 123 Clear
测试结果：
运行前：
运行后：
6）测试六： （验证非法语句的运算）
测试语句： 1+5*
测试结果：
运行前：
运行后：
7）测试七： （颜色变化）
测试结果：
六、实验总结
初次接触可视化界面的程序设计，选用python编程环境，在计算方面占有很大的优势，可以不用处理各个运算符的优先级顺序，但在界面设计部分需要注意很多因素，包括按钮的内外边距、文本框组件的布局位置、按钮背后的函数传参问题、非法语句的运算处理等等，因此此次实验有效锻炼了使用python处理问题的能力，在查找以及使用各个模块的同时，提高了代码的阅读效率以及利用率，在可视化部分自己有一个显著的提高。
另需特别声明：由于自身软件问题（pycharm），缺乏相应的bg颜色更改功能，按钮的背景颜色更改在代码中虽有体现，在此软件上确无法得到体现，而前景颜色可以展现出来，因此我保留了背景颜色更改语句，如有需要可运行查看。
