用Python写个计算器

0 前言

把Python的基础语法过了一遍，写个计算器练练手。这个计算器很简陋，只支持正整数的加、减、乘、除运算，可带小括号。

1 栈

计算器是“栈”的一个小应用，需要用到栈，所以先写栈，我选择用链表实现。
代码如下：

"""
文件名：Stack.py
功能：栈（链表实现）
日期：2020.1.22
作者：CBB
"""


class Node:
    """链表结点"""

    def __init__(self, items):
        """items为结点中的数据"""
        self.items = items
        self.next = None


class Stack:
    """栈"""

    def __init__(self):
        """初始化链表，第一个结点为空节点"""
        self.head = Node(None)
        self.count = 0

    def is_empty(self):
        """栈是否为空，为空返回1，否则返回-1"""
        if self.count == 0:
            return 1

    def get_top(self):
        """获取栈顶元素"""
        if self.is_empty() == 1:
            return -1
        else:
            return self.head.next.items

    def push(self, items):
        """压栈"""
        node = Node(items)
        node.next = self.head.next
        self.head.next = node
        self.count += 1

    def pop(self):
        """出栈"""
        if self.is_empty() == 1:
            return -1
        self.head.next = self.head.next.next
        self.count -= 1

    def stack_print(self):
        """打印栈中的元素"""
        lst = []
        head_t = self.head
        while head_t.next is not None:
            head_t = head_t.next
            lst.append(head_t.items)
        print(lst)

2 计算器部分

有了栈，就可以做计算器了。
代码如下：

"""
文件名：Calculator.py
功能：计算器（用栈实现），支持正整数的加减乘除及括号运算
日期：2020.1.22
作者：CBB
"""
from Stack import *


class Calculator:
    """计算器"""

    def __init__(self):
        """初始化计算器"""
        self.exp = ""       # 表达式
        self.ns = Stack()   # number_stack 数字栈
        self.ss = Stack()   # symbol_stack 符号栈

    def symbol_level(self, symbol):
        """返回符号的等级"""
        if symbol == "#":
            return 0
        elif symbol in ["(", ")"]:
            return 1
        elif symbol in ["+", "-"]:
            return 2
        elif symbol in ["*", "/"]:
            return 3

    def symbol_level_compare(self, symbol1, symbol2):
        """比较两符号的等级，前者高于后者，返回1，否则返回-1"""
        if self.symbol_level(symbol1) > self.symbol_level(symbol2):
            return 1
        else:
            return -1

    def calculate(self, exp):
        """根据表达式计算结果"""
        self.exp = exp + "#"                # 预处理表达式
        self.ss.push("#")                   # 先将“#”入栈
        index = 0                           # 当前处理到表达式的哪个字符

        st = self.exp[index]
        while not (st == "#" and self.ss.get_top() == "#"):
            if st.isdigit() is True:        # 数字直接入栈
                self.ns.push(float(st))
            elif st == "(":                 # 左括号直接入栈
                self.ss.push(st)
            else:                           # 符号进行判断
                if self.symbol_level_compare(st, self.ss.get_top()) == 1:  # 级别高于符号栈栈顶符号
                    self.ss.push(st)                                       # 直接入栈
                elif self.ss.get_top() == "(" and st == ")":
                    self.ss.pop()
                else:                                                       # 否则对栈中符号进行计算
                    operator = self.ss.get_top()                            # 获取运算符
                    self.ss.pop()
                    operand2 = self.ns.get_top()                            # 操作数2
                    self.ns.pop()
                    operand1 = self.ns.get_top()                            # 操作数1
                    self.ns.pop()

                    if operator == "+":                                     # 计算结果并将其入栈
                        self.ns.push(operand1 + operand2)
                    elif operator == "-":
                        self.ns.push(operand1 - operand2)
                    elif operator == "*":
                        self.ns.push(operand1 * operand2)
                    elif operator == "/":
                        self.ns.push(operand1 / operand2)
                    continue
            index += 1  # 获取新的符号
            st = self.exp[index]
        return self.ns.get_top()


cal = Calculator()
exp = input("请输入表达式(输入q退出)：")
while exp != "q":
    print(cal.calculate(exp))
    exp = input("请输入表达式(输入q退出)：")

3 测试

将上面的两个文件：Stack.py和Calculator.py，放在同一个文件夹中，运行Calculator.py即可。

ok，正确。