python實現(xiàn)簡易計算器功能

更新時間：2022年02月07日 08:55:05 作者：Better-King

這篇文章主要為大家詳細介紹了python實現(xiàn)簡易計算器功能，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

本文實例為大家分享了python實現(xiàn)簡易計算器功能的具體代碼，供大家參考，具體內(nèi)容如下

一、功能目標(biāo)

用戶輸入一個類似 1-2*((60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2)) 這樣的表達式，假設(shè)表達式里面除了包含空格、'+'、'-'、'*'、'/'和括號再無其他特殊符號，然后自己動手寫代碼解析其中的表達式，實現(xiàn)加減乘除，最后得出的結(jié)果與真實的計算機所算的結(jié)果必須一致。

二、解題思路

1、為了分開運算符和數(shù)字，因此把輸入的字符串格式轉(zhuǎn)換為列表的格式進行處理，這樣子就可以按位進行處理了

2、實現(xiàn)功能的核心點在于括號、乘除、加減的優(yōu)先級排序，因此我們先想辦法一層一層的去括號，即從最里層的括號開始計算，然后去掉第一層括號，然后一直繼續(xù)這個過程，最后得到一個沒有括號的列表，再進行計算得出結(jié)果

3、去括號方式：最內(nèi)層的括號內(nèi)的表達式就可以當(dāng)做一個無括號表達式，通過先運算出乘除，再運算出加減得出整個括號內(nèi)的值，用這個結(jié)果值整體替換括號內(nèi)的內(nèi)容即實現(xiàn)了去一層括號，然后通過遞歸去除所有的括號

4、去除乘除號方式：見 remove_multiplication_division(eq) 函數(shù)部分

5、去除加減號方式：見 remove_plus_minus(eq) 函數(shù)部分

三、函數(shù)說明

1、主函數(shù)

def caculator(eq):
? ? format_list = eq_format(eq) ?# 把字符串變成格式化列表形式
? ? s_eq = simplify(format_list) # 去括號，得到無括號的一個格式化列表
? ? ans = calculate(s_eq) ? ? ? ?# 計算最終結(jié)果
? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結(jié)果為正數(shù)還是負數(shù)
? ? ? ? ans = -float(ans[1])
? ? else:
? ? ? ? ans = float(ans[0])
? ? return ans

2、eq_format( )函數(shù)

def caculator(eq):
? ? format_list = eq_format(eq) ?# 把字符串變成格式化列表形式
? ? s_eq = simplify(format_list) # 去括號，得到無括號的一個格式化列表
? ? ans = calculate(s_eq) ? ? ? ?# 計算最終結(jié)果
? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結(jié)果為正數(shù)還是負數(shù)
? ? ? ? ans = -float(ans[1])
? ? else:
? ? ? ? ans = float(ans[0])
? ? return ans

2.1 這個函數(shù)的作用是把輸入的算式通過re模塊，用正則表達式把算術(shù)符號和數(shù)字分開。

2.2 [\d\.]+ | |\+|\-|\*|\/||\+|\-|\*|\/|意思：按管道符號 | （| 表示或的意思）可分為幾部分，[\d\.]+ 是指匹配數(shù)字或小數(shù)點一次或多次，是指左括號，\+是指加號，\-是指減號，\*是指乘號，\/是指除號，是指左括號，\+是指加號，\-是指減號，\*是指乘號，\/是指除號，是指右括號，整個正則表達式會把字符串變成類似['(','6','*','5','-''7',')' ]這樣子的格式列表

3、simplify( ) 函數(shù)

def simplify(format_list):
? ? '''
? ? :param format_list: 輸入的算式格式化列表如['60','+','7','*','8']
? ? :return: 通過遞歸去括號，返回簡化后的列表
? ? '''
?
? ? bracket = 0 ? ? # 用于存放左括號在格式化列表中的索引
? ? count = 0
? ? for i in format_list:
? ? ? ? if i == '(':
? ? ? ? ? ? bracket = count
? ? ? ? elif i == ')':
? ? ? ? ? ? temp = format_list[bracket + 1 : count]
? ? ? ? ? ? # print(temp)
? ? ? ? ? ? new_temp = calculate(temp)
? ? ? ? ? ? format_list = format_list[:bracket] + new_temp + format_list[count+1:]
? ? ? ? ? ? format_list = change(format_list,bracket) ? ? # 解決去括號后會出現(xiàn)的-- ?+- 問題
? ? ? ? ? ? return simplify(format_list) ? ? ? ? ? ?# 遞歸去括號
? ? ? ? count = count + 1
? ? return format_list ? ?? # 當(dāng)遞歸到最后一層的時候，不再有括號，因此返回列表

3.1 這個函數(shù)的作用是：把輸入的帶有括號的格式化列表，用遞歸的方式去除括號，每一次遞歸去一個括號，直到?jīng)]有括號則返回去完括號的格式化列表

3.2 找到最內(nèi)層括號的方法：遍歷列表，如果遇到左括號，則把當(dāng)前左括號的索引賦值給參數(shù)bracket，直到遇到第一個右括號，此時的索引與bracket中間的元素即為最內(nèi)層括號的元素，用切片的方式提取出來，通過 calculate() 函數(shù)計算出值，然后用計算結(jié)果去替換掉此時左括號到第一個右括號的元素，此時去除第一層括號，然后進入遞歸，不斷遞歸直至去除所有括號

3.3 可能遇到的問題：

首先是不要用index的方式去取當(dāng)前左括號的索引，因為列表的index方法返回的一直都是第一個左括號的索引，而不是當(dāng)前左括號的索引，會導(dǎo)致出錯。因此我在函數(shù)內(nèi)用參數(shù) count 進行計數(shù)當(dāng)前索引值。

然后是用計算得出的值來替換掉第一層括號部分后，有可能會出現(xiàn) ‘+-’ ，‘ - -’的情況，要記得處理，我的函數(shù)中寫了一個change（）函數(shù)進行處理

4、caculate（）函數(shù)

def calculate(s_eq):
? ? '''
? ? :param s_eq: 不帶括號的格式化列表
? ? :return: 計算結(jié)果
? ? '''
? ? if '*' or '/' in s_eq:
? ? ? ? s_eq = remove_multiplication_division(s_eq)
? ? if '+' or '-' in s_eq:
? ? ? ? s_eq = remove_plus_minus(s_eq)
? ? return s_eq

這個函數(shù)的作用是輸入不帶括號的格式化列表，輸出計算結(jié)果，然后返回結(jié)果列表

思路是先算乘除：remove_multiplication_division(）函數(shù)，然后再從頭到尾計算加減法：remove_plus_minus( )函數(shù)

5、remove_multiplication_division(）函數(shù)

def remove_multiplication_division(eq):
? ? '''
? ? :param eq: 帶有乘除號的格式化列表
? ? :return: 去除了乘除號的格式化列表
? ? '''
? ? count = 0
? ? for i in eq:
? ? ? ? if i == '*':
? ? ? ? ? ? if eq[count+1] != '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? elif eq[count+1] == '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+2])
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? eq = change(eq,count-1)
? ? ? ? ? ? return remove_multiplication_division(eq)
? ? ? ? elif i == '/':
? ? ? ? ? ? if eq[count+1] != '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? elif eq[count+1] == '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+2])
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? eq = change(eq,count-1)
? ? ? ? ? ? return remove_multiplication_division(eq)
? ? ? ? count = count + 1
? ? return eq

這個函數(shù)的作用是計算乘除，去乘除號。方法也是遞歸的方法，每次處理完一個乘號或者除號都可能出現(xiàn)符號問題，記得處理后再進入下一次遞歸

6、remove_plus_minus( )函數(shù)

def remove_plus_minus(eq):
? ? '''
? ? :param eq: 只帶有加減號的格式化列表
? ? :return: 計算出整個列表的結(jié)果
? ? '''
? ? count = 0
? ? if eq[0] != '-':
? ? ? ? sum = float(eq[0])
? ? else:
? ? ? ? sum = 0.0
? ? for i in eq:
? ? ? ? if i == '-':
? ? ? ? ? ? sum = sum - float(eq[count+1])
? ? ? ? elif i == '+':
? ? ? ? ? ? sum = sum + float(eq[count+1])
? ? ? ? count = count + 1
? ? if sum >= 0:
? ? ? ? eq = [str(sum)]
? ? else:
? ? ? ? eq = ['-',str(-sum)]
? ? return eq

這個函數(shù)輸入一個只有加減號的格式化列表，然后從頭到尾的計算，得出最終結(jié)果，返回最終結(jié)果（結(jié)果形式也是列表）

7、change（）函數(shù)

def change(eq,count):
? ? '''
? ? :param eq: 剛?cè)ネ昀ㄌ柣蛘叱顺蟮母袷交斜?
? ? :param count: 發(fā)生變化的元素的索引
? ? :return: 返回一個不存在 '+-' ,'--'類的格式化列表
? ? '''
? ? if eq[count] == '-':
? ? ? ? if eq[count-1] == '-':
? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '+'
? ? ? ? ? ? del eq[count]
? ? ? ? elif eq[count-1] == '+':
? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? del eq[count]
? ? return eq

這個函數(shù)的作用是解決符號輸入兩個問題。輸入?yún)?shù)1：剛?cè)ネ昀ㄌ柕幕蛘邉?計算完乘除的格式化列表，輸入?yún)?shù)2：列表元素發(fā)生變化的索引（如去括號時，這個索引則為去括號前列表的最內(nèi)層左括號的索引），輸出結(jié)果是一個處理完符號問題或者什么都不做直接返回的列表

四、完整代碼

import re
?
def eq_format(eq):
? ? '''
? ? :param eq: 輸入的算式字符串
? ? :return: 格式化以后的列表，如['60','+','7','*','8']
? ? '''
? ? format_list = re.findall('[\d\.]+|\(|\+|\-|\*|\/|\)',eq)
? ? return format_list
?
def change(eq,count):
? ? '''
? ? :param eq: 剛?cè)ネ昀ㄌ柣蛘叱顺蟮母袷交斜?
? ? :param count: 發(fā)生變化的元素的索引
? ? :return: 返回一個不存在 '+-' ,'--'類的格式化列表
? ? '''
? ? if eq[count] == '-':
? ? ? ? if eq[count-1] == '-':
? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '+'
? ? ? ? ? ? del eq[count]
? ? ? ? elif eq[count-1] == '+':
? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? del eq[count]
? ? return eq
?
?
def remove_multiplication_division(eq):
? ? '''
? ? :param eq: 帶有乘除號的格式化列表
? ? :return: 去除了乘除號的格式化列表
? ? '''
? ? count = 0
? ? for i in eq:
? ? ? ? if i == '*':
? ? ? ? ? ? if eq[count+1] != '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? elif eq[count+1] == '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+2])
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? eq = change(eq,count-1)
? ? ? ? ? ? return remove_multiplication_division(eq)
? ? ? ? elif i == '/':
? ? ? ? ? ? if eq[count+1] != '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count])
? ? ? ? ? ? elif eq[count+1] == '-':
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+2])
? ? ? ? ? ? ? ? eq[count-1] = '-'
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? ? ? del(eq[count+1])
? ? ? ? ? ? eq = change(eq,count-1)
? ? ? ? ? ? return remove_multiplication_division(eq)
? ? ? ? count = count + 1
? ? return eq
?
?
def remove_plus_minus(eq):
? ? '''
? ? :param eq: 只帶有加減號的格式化列表
? ? :return: 計算出整個列表的結(jié)果
? ? '''
? ? count = 0
? ? if eq[0] != '-':
? ? ? ? sum = float(eq[0])
? ? else:
? ? ? ? sum = 0.0
? ? for i in eq:
? ? ? ? if i == '-':
? ? ? ? ? ? sum = sum - float(eq[count+1])
? ? ? ? elif i == '+':
? ? ? ? ? ? sum = sum + float(eq[count+1])
? ? ? ? count = count + 1
? ? if sum >= 0:
? ? ? ? eq = [str(sum)]
? ? else:
? ? ? ? eq = ['-',str(-sum)]
? ? return eq
?
def calculate(s_eq):
? ? '''
? ? :param s_eq: 不帶括號的格式化列表
? ? :return: 計算結(jié)果
? ? '''
? ? if '*' or '/' in s_eq:
? ? ? ? s_eq = remove_multiplication_division(s_eq)
? ? if '+' or '-' in s_eq:
? ? ? ? s_eq = remove_plus_minus(s_eq)
? ? return s_eq
?
?
def simplify(format_list):
? ? '''
? ? :param format_list: 輸入的算式格式化列表如['60','+','7','*','8']
? ? :return: 通過遞歸去括號，返回簡化后的列表
? ? '''
?
? ? bracket = 0 ? ? # 用于存放左括號在格式化列表中的索引
? ? count = 0
? ? for i in format_list:
? ? ? ? if i == '(':
? ? ? ? ? ? bracket = count
? ? ? ? elif i == ')':
? ? ? ? ? ? temp = format_list[bracket + 1 : count]
? ? ? ? ? ? # print(temp)
? ? ? ? ? ? new_temp = calculate(temp)
? ? ? ? ? ? format_list = format_list[:bracket] + new_temp + format_list[count+1:]
? ? ? ? ? ? format_list = change(format_list,bracket) ? ? # 解決去括號后會出現(xiàn)的-- ?+- 問題
? ? ? ? ? ? return simplify(format_list) ? ? ? ? ? ?# 遞歸去括號
? ? ? ? count = count + 1
? ? return format_list ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 當(dāng)遞歸到最后一層的時候，不再有括號，因此返回列表
?
?
def caculator(eq):
? ? format_list = eq_format(eq)
? ? s_eq = simplify(format_list)
? ? ans = calculate(s_eq)
? ? if len(ans) == 2:
? ? ? ? ans = -float(ans[1])
? ? else:
? ? ? ? ans = float(ans[0])
? ? return ans
?
?
if __name__ == '__main__':?
? ? equation = '1-2*((60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))'
? ? ans = caculator(equation)
? ? print('eval運算結(jié)果：',eval(equation))
? ? print('程序運算結(jié)果：',ans)

程序運行結(jié)果