python實現(xiàn)簡易計算器功能
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
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,而不是當前左括號的索引,會導致出錯。因此我在函數(shù)內(nèi)用參數(shù) count 進行計數(shù)當前索引值。
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
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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