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python實現簡易計算器功能_python

作者：Better-King ? 更新時間： 2022-04-11 編程語言

本文實例為大家分享了python實現簡易計算器功能的具體代碼，供大家參考，具體內容如下

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，實現加減乘除，最后得出的結果與真實的計算機所算的結果必須一致。

二、解題思路

1、為了分開運算符和數字，因此把輸入的字符串格式轉換為 列表的格式進行處理，這樣子就可以按位進行 處理了

2、實現功能的核心點在于括號、乘除、加減的優先級排序，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，再進行計算得出結果

3、去括號方式：最內層的括號內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的值，用這個結果值整體替換括號內的內容即實現了去一層括號，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) 函數部分

5、去除加減號 方式：見 remove_plus_minus(eq) 函數部分

三、函數說明

1、主函數

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) ? ? ? ?# 計算最終結果
? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結果為正數還是負數
? ? ? ? ans = -float(ans[1])
? ? else:
? ? ? ? ans = float(ans[0])
? ? return ans

2、eq_format( )函數

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) ? ? ? ?# 計算最終結果
? ? if len(ans) == 2: ? ? ? ? ? ?# 判斷最終結果為正數還是負數
? ? ? ? ans = -float(ans[1])
? ? else:
? ? ? ? ans = float(ans[0])
? ? return ans

2.1 這個函數的作用是把輸入的算式通過re模塊，用正則表達式把算術符號和數字分開。

2.2 ?[\d\.]+ | |\+|\-|\*|\/||\+|\-|\*|\/|意思：按管道符號 | （| 表示 或 的意思）可分為幾部分，[\d\.]+ ?是指匹配數字或小數點一次或多次，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

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， 直到沒有括號則返回去完括號的格式化列表

3.2 找到最內層括號的方法：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層括號的元素，用切片的方式提取出來，通過 calculate() 函數計算出值，然后用計算結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。因此我在函數內用參數 count 進行計數當前索引值。

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 ‘+-’ ，‘ - -’的情況，要記得處理，我的函數中寫了一個change（） 函數進行處理

4、caculate（）函數

def calculate(s_eq):
? ? '''
? ? :param s_eq: 不帶括號的格式化列表
? ? :return: 計算結果
? ? '''
? ? 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

這個函數的作用是輸入不帶括號的格式化列表， 輸出計算結果，然后返回結果列表

思路是先算乘除：remove_multiplication_division(）函數，然后再從頭到尾計算加減法：remove_plus_minus( )函數

5、remove_multiplication_division(）函數

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符號問題，記得處理后再進入下一次遞歸

6、remove_plus_minus( )函數

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，得出最終結果，返回最終結果（結果形式也是列表）

7、change（）函數

def change(eq,count):
? ? '''
? ? :param eq: 剛去完括號或者乘除后的格式化列表
? ? :param count: 發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

這個函數的作用是解決符號輸入兩個問題。輸入參數1：剛去完括號的或者剛 計算完乘除的 格式化列表，輸入參數2： 列表元素發生變化的索引（如去括號時，這個索引則為去括號前列表的最內層左括號的索引），輸出結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: 剛去完括號或者乘除后的格式化列表
? ? :param count: 發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運算結果：',eval(equation))
? ? print('程序運算結果：',ans)

程序運行結果

原文鏈接：https://blog.csdn.net/a971956955/article/details/81489914

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