Python利用正則表達式實現(xiàn)計算器算法思路解析

更新時間：2018年04月25日 17:33:26 作者：yimengtianya1

這篇文章主要介紹了Python利用正則表達式實現(xiàn)計算器算法思路解析，非常不錯，具有參考借鑒價值，需要的朋友參考下吧

　?。?）不使用eval()等系統(tǒng)自帶的計算方法

　?。?）實現(xiàn)四則混合運算、括號優(yōu)先級解析

思路：

　　1、字符串預(yù)處理，將所有空格去除

　　2、判斷是否存在括號運算，若存在進行第3步，若不存在則直接進入第4步

　　3、利用正則表達式獲取最底層括號內(nèi)的四則運算表達式

　　4、將四則運算表達式進行預(yù)處理：表達式開頭有負數(shù)時，在表達式前加上一個0

　　5、利用re.split()、re.findall()方法，通過加減符號，對四則運算進行拆分為乘除運算式和數(shù)字，并保留對應(yīng)的位置下標(biāo)。

　　6、利用re.split()、re.findall()方法，通過乘除符號，將乘除式拆分為乘除符號與數(shù)字，然后進行計算，并返回數(shù)值。

　　7、通過re.split()、re.findall()保留的下標(biāo)位置，將表達式還原。

　　8、完成所有乘除運算之后，返回進行加減運算。

　　9、完成加減運算后，返回表達式進行替代。

　　10、通過遞歸函數(shù)，完成所有括號運算后。最后再完成一次四則運算即可完成所有運算。

　　注：在過程中，負數(shù)的處理存在三個要點：當(dāng)負數(shù)出現(xiàn)在表達式開頭、負數(shù)前面存在減法、乘除式中存在負數(shù)且不在表達式開頭。

　?。?）當(dāng)負數(shù)出現(xiàn)在表達式開頭：在前面加上一個0

　?。?）負數(shù)前面存在減法：每次完成一次運算后需要進行一次符號檢查替換

　?。?）乘除式中存在負數(shù)且不在表達式開頭：將負號移到表達式最開頭

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Dang
import re
def update_formula(calc_list,calc_operator_list):
  # 通過拆分后的表達式列表與符號列表重新組合
  for index,item in enumerate(calc_list):
    if index == 0:
      formula = item
    elif index != 0:
      formula += calc_operator_list[index-1] + item
  return formula
def negative_start_issue(formula):
  #處理負數(shù)在括號內(nèi)表達式開頭的情形
  calc_list = re.split("[+-]",formula)  #通過+-符號將各個乘除運算分隔出來
  calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
  for index,item in enumerate(calc_list):
    if index == 0 and item == '':  # 處理負號在開頭的問題
      calc_list[index] = '0'
    else:
      calc_list[index] = item.strip()
  formula = update_formula(calc_list,calc_operator_list)
  return formula
def deal_unusual_issue(formula):
  # 雙加減符號處理
  formula = formula.replace(" ","") #去掉空格
  formula = formula.replace("++","+")
  formula = formula.replace("+-", "-")
  formula = formula.replace("-+", "-")
  formula = formula.replace("--", "+")
  return formula
def deal_negative_issue(formula):
  # 處理乘除運算中負數(shù)的計算問題（分前后位置兩種情況）
  # 1.負數(shù)在后
  m = re.search("[0-9]+[.]*[0-9]*[*|/][-][0-9]+[.]*[0-9]*",formula)
 # minus_pre = re.search("[0-9]+[.]*[0-9]*[*|/][-][0-9]+[.]*[0-9]*",formula).group()
  # 注意匹配的必要項與非必要項，如："[0-9]+[.][0-9]+[*|/][-][0-9]+[.][0-9]+"誤把非必要項當(dāng)做必要項。
  if m:
    minus_pre = m.group()
    minus_pro = "-"+minus_pre.replace("-","")
    formula = formula.replace(minus_pre,minus_pro)
  if "*-" in formula or "/-" in formula:
    return deal_negative_issue(formula)
  # 2.負數(shù)在前
  formula = deal_unusual_issue(formula)
  return formula
def multiply_divide(formula):
  # print("[%s]"%formula,formula)
  # 乘除計算
  calc_list = re.split("[*/]", formula)
  operator_list = re.findall("[*/]", formula) # 將乘號除號通過列表方式分隔出來
  # print("sub_calc_list:", sub_calc_list)
  # print("sub_operator_list:", sub_operator_list)
  res = 0
  for index2, i in enumerate(calc_list):
    if index2 == 0:
      res = float(i)
    else:
      if operator_list[index2 - 1] == '*': # 通過sub_operator_list中的index判斷到底是加法還是減法，
        res *= float(i)
      elif operator_list[index2 - 1] == '/':
        res /= float(i)
  return res
def add_abstract(formula):
  # 加減計算
  # 1.開頭位置負數(shù)處理
  formula = negative_start_issue(formula)
  # 2.雙加減符號處理
  formula = deal_unusual_issue(formula)
  # 3.加減邏輯運算
  calc_list = re.split("[+-]", formula)
  operator_list = re.findall("[+-]", formula)
  res = 0
  for index, i in enumerate(calc_list):
    if index == 0:
      res = float(i)
    else:
      if operator_list[index-1] == '+':
        res += float(i)
      elif operator_list[index-1] == '-':
        res -= float(i)
  return res
"""

四則混合運算主函數(shù)

"""def elementary_arithmetic(formula):
  # 負數(shù)處理
  formula = negative_start_issue(formula)
  formula = deal_negative_issue(formula)
  # 乘除運算
  calc_list = re.split("[+-]",formula)  # 通過+-符號將各個乘除運算分隔出來
  calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
  for index1, item in enumerate(calc_list):
    calc_list[index1] = str(multiply_divide(item)) #數(shù)據(jù)類型的強制轉(zhuǎn)換?。。?
  formula = update_formula(calc_list,calc_operator_list)
  # 加減運算
  formula = add_abstract(formula)
  return formula
"""
括號運算
"""
def calculator(formula):
  #數(shù)據(jù)預(yù)處理
  formula = formula.replace(" ","")
  m = re.search("\([^()]*\)",formula)
  # 判斷是否需要進行括號運算
  if m:
    # 括號運算
    # 提取最小括號運算式，計算結(jié)果，并返回。
    subformula = m.group().strip("()") # 把找出來的括號剝離
    print("subformula:",subformula,type(subformula))
    subres = elementary_arithmetic(subformula) # 調(diào)用四則混合運算主函數(shù)
    print("subres:",subres)
    formula = formula.replace(m.group(), str(subres))
    print("updated formula:",formula)
    if "(" in formula:
      return calculator(formula)
    else:
      print("formula result:",formula)
    # 除去所有括號后可能出現(xiàn)：1-2*-312.8
    formula = elementary_arithmetic(formula)
    return formula
  else:
    return elementary_arithmetic(formula)
# 以下為測試代碼：
formula = "1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (9-2*5/3 + 7 /3*9/4*28 +10 * 56/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )"
print("%s = "%formula,calculator(formula))

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的Python利用正則表達式實現(xiàn)計算器算法，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！

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