计算器软件设计与实现
[实验目的]
1. 掌握软件开发的基本流程
2. 掌握常用的软件开发方式和工具。
[实验内容]
1. 设计一个包含登录界面的计算器软件，该软件可以实现第一次作业中的全部功能，同时可
以保存用户的历史计算记录（保存数据最好使用数据库）。
[实验要求]
1. 完成软件的UI设计、使用设计软件中所涉及的所有流程图。
2. 选择合适的集成开发环境和工具完成计算器软件的开发
3. 将开发好软件进行测试并截图
4. 将本次实验过程写成实验报告提交在本次作业的链接中
5. 关键代码部分以代码块格式粘贴在实验报告正文中
6. 软件架构以及开发技术不限
7. 本次作业为个人作业，发现雷同作业一律按0分处理。
[实验步骤]
1. 需求分析
功能需求
① 基本计算功能
支持四则运算（加、减、乘、除）
支持括号运算
支持简单的数学函数（如平方根、指数、对数等）
② 用户登录功能
用户注册
用户登录验证
支持密码找回
③ 历史记录功能
保存用户的历史计算记录
支持记录的导入和导出
④ 界面需求
美观、易用的图形化界面
支持皮肤更换
操作便捷，符合人机交互原则
⑤ 其他需求
支持全屏和正常模式切换
支持计算结果的复制和粘贴
支持多种格式的数据输入（如科学计数法等）
非功能需求
① 性能需求
响应速度快，计算结果准确
数据库查询速度优化
② 安全需求
保证用户数据的安全性
实施适当的加密和访问控制
③ 兼容性和可扩展性
支持跨平台运行（如Windows、macOS、Linux等）
良好的扩展性，方便添加新功能
④ 用户体验
界面简洁，易于上手
支持在线帮助和教程
2. UI设计
使用Visio来设计登录界面和计算器的主要操作界面。
登录界面
界面布局：包含用户名、密码输入框和登录按钮
用户名输入框：用于输入用户注册时的用户名
密码输入框：用于输入用户密码
登录按钮：用于提交用户名和密码进行登录验证
注册链接：指向注册页面，供用户注册新账号
计算器主界面
界面布局：包含数字键盘、功能键、结果显示区域和操作说明
数字键盘：包括0-9十个数字，以及小数点键
功能键：包括四则运算符、括号、清除、等于、切换全屏等操作键
结果显示区域：用于显示当前输入的数字和计算结果
操作说明：显示使用方法和快捷键提示
历史记录界面
界面布局：包含历史记录列表、导入导出按钮、清空记录按钮
历史记录列表：展示用户保存的历史计算记录
导入导出按钮：用于导入导出历史记录文件
清空记录按钮：用于清空历史记录列表
界面设计原则
美观、易用的图形化界面
操作便捷，符合人机交互原则
界面元素布局合理，避免拥挤和混淆
支持皮肤更换，提供多种界面风格选择
3. 流程图设计
使用 Visio 绘制软件开发流程图。
① 登录流程流程图
② 计算流程流程图
③ 数据保存与加载流程流程图
4. 开发工具
根据个人喜好和项目需求，选择合适的集成开发环境和工具，如Pycharm，Eclipse，Visual
Studio Code，IntelliJ IDEA等。
5. 编码实现
6. 软件测试
进行全面的单元测试和集成测试，确保软件在各种情况下都能正确运行。
7. 软件架构和开发技术
在报告中详细描述软件架构和开发技术，并说明为何选择这些技术。
8. 注意事项
代码规范：遵循良好的编程习惯，编写清晰、可维护的代码。
代码应该遵循PEP 8规范，包括命名约定、缩进、注释等，以提高代码的可读性和可维
护性。
模块化和封装：采用模块化设计，将不同的功能封装在不同的类中，以提高代码的复用性和可扩展
性。每个类应该有一个清晰的目的和职责，避免代码的冗余和重复。
异常处理：在程序中添加适当的异常处理机制，以处理可能出现的异常情况，如数据库操作失败、
网络请求失败等。这样可以提高程序的健壮性和可靠性。
测试：进行全面的单元测试和集成测试，确保软件在各种情况下都能正确运行。
编写测试用例，覆盖所有功能和边界情况，确保代码的质量和稳定性。
文档：编写详细的文档，包括用户手册、开发文档和API文档。
文档应该清晰、准确地描述软件的功能、使用方法和开发技术。
版本控制：使用版本控制工具（如Git）来管理代码的版本和变更。
这样可以方便地追踪代码的变更历史，进行协作开发和回滚错误的变更。
安全考虑：确保用户数据的安全，实施适当的加密和访问控制。
使用安全的密码哈希算法来存储用户密码，避免明文存储。
对数据库连接进行加密，以防止中间人攻击。
性能优化：在代码中进行性能优化，如避免不必要的计算、优化数据库查询等。
使用性能分析工具来找出程序中的瓶颈，并进行相应的优化。
用户反馈：提供用户反馈机制，允许用户报告问题和提供建议。
及时响应用户的反馈，修复问题和改进软件的功能。
更新和维护：定期更新和维护软件，修复已知问题和添加新功能。
发布更新说明，让用户了解软件的最新状态和变更。