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可编程计算器(phoc)的设计与实现

　
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前言

借助JavaScript脚本引擎Rhino，可以很容易的实现一个计算逻辑与界面相分离，且很容易扩展的可编程计算器。界面部分使用Swing及Netbeans的SAF(Swing Application Framework)，计算部分使用Rhino引擎，来实现基本表达式的计算，以及变量，函数的定义等，绘图采用另外一个开源的库jmathtools(http://code.google.com/p/jmathplot/)，更多资料请参看这里。这个可编程的计算器暂命名为phoc(Programmable Higi-Order-Calculator)，项目我已经托管到google code,感兴趣的朋友可以参看：phoc(http://code.google.com/p/phoc/)。

 

另外，插句题外话，搬家之后的新空间由于种种原因停止租用，现在又回到了JavaEye，人生何处不相逢啊，呵呵。

 

phoc的主要功能

事实上，phoc更多的是为了展示引擎与界面分离，使得更容易扩展计算器本身，而不需要重新的编译计算器，界面除了负责展示计算结果和参入人机交互之外，不会参杂计算逻辑。而脚本，作为phoc的核心，负责所有的计算以及插件的实现而存在。事实上，phoc的绘图功能，就是用JavaScript脚本来实现的。

 

和其他任何的桌面计算器一样的界面：

 

不同的是，用户可以定义自己的函数，界面的作用很简单，将用户定义的函数作为字符串交给引用rhino来eval：

 

 

/**
 *
 * @author juntao
 */
public class Evaluator {
    public Evaluator(){}
    
    public Object evalScriptString(String expr) throws ScriptException{
        RuntimeEnv executor = RuntimeEnv.getInstance();
        Object obj = null;

        obj = executor.getScriptEngine().eval(expr);

        return obj;
    }

    public Object evalScriptFile(File file) throws ScriptException, FileNotFoundException{
        RuntimeEnv executor = RuntimeEnv.getInstance();
        Object obj = null;

        obj = executor.getScriptEngine().eval(new FileReader(file));
        
        return obj;
    }
}

 

 
 函数定义界面：

在输入框中可以直接调用内建的plot2d来完成绘图：

上图即为sin(x)在-PI到PI之间的曲线，此处我们使用的是第三方的开源的jsmathtools来实现，如果想要实现自己的绘图引擎，则在系统内建的脚本plot.js中修改相关代码即可，不需要对已有的phoc中的java代码做修改。

 

设计与实现

为了尽可能的将计算部分独立出来，我们需要尽可能的将涉及计算的部分放入脚本，然后在应用程序初始化的时候，加载并求值这些脚本，初始化完成之后，负责计算的部分就已经存在于系统中。

 

 

    public void initEnv(){
        computer = new Evaluator();
        memory = new Stack();
        symTable = new HashMap<String, Object>();
        try{
            computer.evalScriptFile(new File("script/system.js"));
            computer.evalScriptFile(new File("script/math.js"));
            computer.evalScriptFile(new File("script/plot.js"));
        }catch(Exception e){
            UIKit.alert(e.getMessage(), "Error while initialize calculator");
        }
        
    }

 

内建的脚本可以做一些工具加载(JSON处理，数学运算，画图等)，完成之后，在界面部分的输入框中就可以调用这些内建的函数(当然，可以自己定义函数，然后调用)。

 

我们这里看一下plot.js的实现：

 

 

/**
 * i.e.
 * plot2d(function(x){return Math.sin(x);}, {
 *     start : -3.0,
 *     step : 0.1,
 *     stop : 3.0
 * });
 */

function plot2d(func, range){
    var x = DoubleArray.increment(range.start, range.step, range.stop);
    var y = new Array(x.length);

    for(var i = 0, len = x.length; i < len; i++){
        y[i] = func(x[i]);
    }

    var plot = new Plot2DPanel();
    plot.addLegend("SOUTH");

    var name = func.toString();
    plot.addLinePlot(name, Color.GREEN, x, y);

    var frame = new JFrame("plot function : "+name);
    frame.setSize(600, 600);
    frame.setContentPane(plot);
    frame.setVisible(true);
}

plot2d主要是组织参数，然后使用jmathtools来实现绘图(在一个新的frame中)。

 

至于phoc的其他部分，乏善可陈，无非是界面的布局，按钮的事件处理函数等。

 

附后

源码及发布版(v0.2)已经托管之google code,感兴趣的朋友可以自行下载：phoc(http://code.google.com/p/phoc/)

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