python實(shí)現(xiàn)簡易計(jì)算器功能
本文實(shí)例為大家分享了python實(shí)現(xiàn)簡易計(jì)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(gè)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(dá)式，假設(shè)表達(dá)式里面除了包含空格、'+'、'-'、'*'、'/'和括號(hào)再無其他特殊符號(hào)，然后自己動(dòng)手寫代碼解析其中的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)加減乘除，最后得出的結(jié)果與真實(shí)的計(jì)算機(jī)所算的結(jié)果必須一致。
二、解題思路
1、為了分開運(yùn)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(jìn)行處理，這樣子就可以按位進(jìn)行 處理了
2、實(shí)現(xiàn)功能的核心點(diǎn)在于括號(hào)、乘除、加減的優(yōu)先級(jí)排序，因此我們先想辦法一層一層的去括號(hào)，即從最里層的括號(hào)開始計(jì)算，然后去掉第一層括號(hào)，然后一直繼續(xù)這個(gè) 過程，最后得到一個(gè)沒有括號(hào)的列表，再進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果
3、去括號(hào)方式：最內(nèi)層的括號(hào)內(nèi)的表達(dá)式就可以當(dāng)做一個(gè)無括號(hào)表達(dá)式，通過先 運(yùn)算出乘除，再運(yùn)算出加減得出整個(gè)括號(hào)內(nèi)的值，用這個(gè)結(jié)果值整體替換括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容即實(shí)現(xiàn)了去一層括號(hào)，然后通過遞歸去除所有的括號(hào)
4、去除乘除號(hào)方式：見 remove_multiplication_division(eq) 函數(shù)部分
5、去除加減號(hào) 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(hào)，得到無括號(hào)的一個(gè)格式化列表 ? ? ans = calculate(s_eq) ? ? ? ?# 計(jì)算最終結(jié)果 ? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結(jié)果為正數(shù)還是負(fù)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(hào)，得到無括號(hào)的一個(gè)格式化列表 ? ? ans = calculate(s_eq) ? ? ? ?# 計(jì)算最終結(jié)果 ? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結(jié)果為正數(shù)還是負(fù)數(shù) ? ? ? ? ans = -float(ans[1]) ? ? else: ? ? ? ? ans = float(ans[0]) ? ? return ans
2.1 這個(gè)函數(shù)的作用是把輸入的算式通過re模塊，用正則表達(dá)式把算術(shù)符號(hào)和數(shù)字分開。
2.2 [\d\.]+ | |\+|\-|\*|\/||\+|\-|\*|\/|意思：按管道符號(hào) | （| 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(diǎn)一次或多次，是指左括號(hào)，\+是指加號(hào)，\-是指減號(hào)，\*是指乘號(hào)，\/是指除號(hào)，是指左括號(hào)，\+是指加號(hào)，\-是指減號(hào)，\*是指乘號(hào)，\/是指除號(hào)， 是指右括號(hào)，整個(gè)正則表達(dá)式會(huì)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(hào)，返回簡化后的列表
? ? '''
?
? ? bracket = 0 ? ? # 用于存放左括號(hào)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(hào)后會(huì)出現(xiàn)的-- ?+- 問題
? ? ? ? ? ? return simplify(format_list) ? ? ? ? ? ?# 遞歸去括號(hào)
? ? ? ? count = count + 1
? ? return format_list ? ?? # 當(dāng)遞歸到最后一層的時(shí)候，不再有括號(hào)，因此返回列表3.1 這個(gè)函數(shù)的作用是：把輸入的帶有括號(hào)的格式化列表，用遞歸的方式去除括號(hào)，每一次遞歸去一個(gè)括號(hào)， 直到?jīng)]有括號(hào)則返回去完括號(hào)的格式化列表
3.2 找到最內(nèi)層括號(hào)的方法：遍歷列表，如果遇到左括號(hào)，則把當(dāng)前左括號(hào)的索引賦值給參數(shù)bracket，直到遇到第一個(gè)右括號(hào)，此時(shí)的索引與bracket中間的元素即為最內(nèi)層括號(hào)的元素，用切片的方式提取出來，通過 calculate() 函數(shù)計(jì)算出值，然后用計(jì)算結(jié)果去替換掉此時(shí)左括號(hào)到第一個(gè)右括號(hào)的元素，此時(shí)去除第一層括號(hào)，然后進(jìn)入遞歸，不斷遞歸直至去除所有括號(hào)
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(hào)的索引，因?yàn)榱斜淼膇ndex方法返回的一直都是第一個(gè)左括號(hào)的索引，而不是當(dāng)前左括號(hào)的索引，會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。因此我在函數(shù)內(nèi)用參數(shù) count 進(jìn)行計(jì)數(shù)當(dāng)前索引值。
然后是用計(jì)算得出的值來替換掉第一層括號(hào)部分后，有可能會(huì)出現(xiàn) ‘+-’ ，‘ - -’的情況，要記得處理，我的函數(shù)中寫了一個(gè)change（） 函數(shù)進(jìn)行處理
4、caculate（）函數(shù)
def calculate(s_eq): ? ? ''' ? ? :param s_eq: 不帶括號(hào)的格式化列表 ? ? :return: 計(jì)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(gè)函數(shù)的作用是輸入不帶括號(hào)的格式化列表， 輸出計(jì)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(jì)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(hào)的格式化列表 ? ? :return: 去除了乘除號(hào)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(gè)函數(shù)的作用是計(jì)算乘除，去乘除號(hào)。方法也是遞歸的方法，每次處理完一個(gè)乘號(hào)或者除號(hào)都可能出現(xiàn)符號(hào)問題，記得處理后再進(jìn)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(hào)的格式化列表 ? ? :return: 計(jì)算出整個(gè)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(gè)函數(shù)輸入一個(gè)只有加減號(hào)的格式化列表，然后從頭到尾的計(jì)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?hào)或者乘除后的格式化列表 ? ? :param count: 發(fā)生變化的元素的索引 ? ? :return: 返回一個(gè)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(gè)函數(shù)的作用是解決符號(hào)輸入兩個(gè)問題。輸入?yún)?shù)1：剛?cè)ネ昀ㄌ?hào)的或者剛 計(jì)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(hào)時(shí)，這個(gè)索引則為去括號(hào)前列表的最內(nèi)層左括號(hào)的索引），輸出結(jié)果是一個(gè)處理完符號(hào)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?hào)或者乘除后的格式化列表
? ? :param count: 發(fā)生變化的元素的索引
? ? :return: 返回一個(gè)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(hào)的格式化列表
? ? :return: 去除了乘除號(hào)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(hào)的格式化列表
? ? :return: 計(jì)算出整個(gè)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(hào)的格式化列表
? ? :return: 計(jì)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(hào)，返回簡化后的列表
? ? '''
?
? ? bracket = 0 ? ? # 用于存放左括號(hào)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(hào)后會(huì)出現(xiàn)的-- ?+- 問題
? ? ? ? ? ? return simplify(format_list) ? ? ? ? ? ?# 遞歸去括號(hào)
? ? ? ? count = count + 1
? ? return format_list ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 當(dāng)遞歸到最后一層的時(shí)候，不再有括號(hào)，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(yùn)算結(jié)果：',eval(equation))
? ? print('程序運(yùn)算結(jié)果：',ans)程序運(yùn)行結(jié)果
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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