Python编程学习——运用python编写简单的计算器程序

                                 简单计算器的程序实现

 

一、功能要求：

实现用户输入算式，其中包含加减乘除，括号以及空格的算式，并且优先计算最里的括号的算式，例如1+ 22*3 2-2 2*(2 3 1+34*33/4+55*(1 2-5 *8+7/ 9)+(20+(39/13+8)+8*4-9)+7 8/9-10*76+(8 6*9))

二、要求与知识点：

1、要求不能使用 eval() 的方法

2、字符串的处理

3、正则表达式的使用，re模块

4、递归函数的使用

三、程序的大概思路：

避免毫无头绪的编写，先从最简单的不包含括号的加减、乘除简单逻辑开始编写，每种编写一个函数，函数里通过字符串的处理以及正则表达式的（re）运用，获取最简单的一个算式。同时通过网上相关资料的查询，并通过自己的理解，实现了部分的改良，以此得到小的进步。

1、实现最小的乘除单元，不包含括号的算式

      使用字符串的 split() 方法，将字符串以  * / 分隔成为成为列表，在运用列表的索引提取相关值，并通过 if 、 else的语句判断，使用对应的乘、除法

import re



def multiply_divide(str_number):
    '''计算不包含括号的最小乘除单元，用split分隔*/，并计算。'''
    ret = float(str_number.split("*")[0]) * float(str_number.split("*")[1]) if "*" in str_number else\
    float(str_number.split("/")[0]) / float(str_number.split("/")[1])#使用行内if else语句
    return ret

2、使用递归，将不包含括号的最小乘除单元递归运算完

def remove_md(str_number):
    '''将不含括号的乘除全部递归算完'''
    if "*" not in str_number and "/" not in str_number:
        return str_number      #没有乘除时递归结束
    else:
        str_num = re.search(r"-?[\d\.]+[*/]-?[\d\.]+",str_number).group()
            #-?[\d\.]+[*/]-?[\d\.]+表示如果*/符号左右数字有负号"-"的都取，例如“-2*-9”形式
        str_number = str_number.replace(str_num,"+" + str(multiply_divide(str_num))) \
        if len(re.findall(r"-",str_num)) == 2 \
        else str_number.replace(str_num, str(multiply_divide(str_num)))
            #使用行内if else语句,重点if len(re.findall(r"-",str_num)) == 2，判断是否有俩负号"-","--"乘法为正

        return remove_md(str_number)  #递归，直到没有乘除

3、实现简单的加减，不包含括号的算式

     运用正则表达式 re ，最先将字符串的中相邻是 “ + - ” 的情况，通过相应的替换得到字符串中不存在相邻是 “ + - ” 的情况，然后通过判断首位数字是否为负数并处理合并，最后通过一个循环得到间隔的加减运算符 “ + - ” ，并实现对应的运算。

def add_sub(str_number):
    '''计算不包含括号的纯加减运算'''

    if re.findall("\+-|-\+|--|\+\+",str_number):
        '''检查+-符号相邻的情况，并替换,直到算式里没有+-相邻的情况'''
        str_number = str_number.replace(r"+-","-")
        str_number = str_number.replace(r"-+", "-")
        str_number = str_number.replace(r"--", "+")
        str_number = str_number.replace(r"++", "+")


    str_list = re.findall("([\d\.]+|\+|-)",str_number)
    if str_list[0] == "-":
        '''判断第一个是否是负数，同时处理'''
        str_list[0] = str_list[0] + str_list[1]
        del str_list[1]
    sum_num = float(str_list[0])
    for i in range(1, len(str_list), 2):
        '''循环运算符得出运算符，并按相应计算'''
        if str_list[i] == "+":
            sum_num += float(str_list[i+1])
        else:
            sum_num -= float(str_list[i+1])
    return sum_num  #循环结束，返回运算结果

4、实现不包含括号的思则基本运算

   先将字符串的空格去掉，可以运用字符串的 replace() 的方法；然后再通过对 简单加减函数 与 简单乘除递归函数的 调用（嵌套调用）

def basic_opera(str_number):
    '''不包含括号的四则运算'''
    str_number = str_number.replace(" ","")   #去除输入时的多余空白
    return add_sub(remove_md(str_number))

 5、实现包含括号的字符串的主体运算程序

      通过正则表达式 re 的相应匹配，得到最里括号的算式，再通过递归，直到字符串中没有括号（）

def main_calcu(str_expre):
    '''计算包含括号的表达式字符串str_expre'''
    if not re.search(r"\([^()]+\)",str_expre):
        return basic_opera(str_expre)

    else:
        expre = re.search(r"\([^()]+\)",str_expre).group()

        str_expre = str_expre.replace(expre,str(basic_opera(expre[1:len(expre)-1])))

        return main_calcu(str_expre)  #递归，直到不存在括号

6、实现主函数功能

      实现字符串的输入，以及将输入的字符串作为参数，进行主体运算函数的调用

def main_func():
    '''主程序入口，输入算式，检查是否包含字母，并打印结果'''
    str_expre = input("请输入要计算的算式： ")
    while True:
        if re.findall("[A-Za-z]+",str_expre):
            str_expre = input("输入有误，请重新正确输入要计算的算式： ")
        else:
            # print(main_calcu(str_expre))  #打印计算结果
            return main_calcu(str_expre)  #返回结果，也中断循环

7、程序的测试

if __name__ == "__main__":
    # main_func()
    print(main_func())
    print(eval("1+22*32-22*(231+34*33/4+55*(12-5*8+7/9)+(20+(39/13+8)+8*4-9)+78/9-10*76+(86*9))"))

    '''
    print(main_func()): 20704.222222222226
    eval计算结果：      20704.222222222226
    '''

四、小结

通过该简单程序的编写，对相应的知识点得到了熟悉与加深，同时也更加清楚自己要多写代码，多看代码，克服眼高手低的问题，争取在编写一个新程序时，更加熟练，思路清晰。

参考资料https://www.cnblogs.com/Wxtrkbc/p/5453349.html