Python程序练习5--模拟计算器 - doreimi

Z时代
2024-01-10
分类：综合

python

Python程序练习5--模拟计算器

1.功能简介

此程序模拟计算器操作，可实现带括号的加减乘除运算。

2.实现方法

本程序采用python语言编写，主要运用了正则表达式来解析和匹配输入的计算式，按照先括号、再乘除、后加减的顺序逐步匹配计算缩减计算公式，直到不含运算符了即为最终结果。通过calculate计算器主函数完成整个输入公式的计算，内部调用子函数four_opera完成去除里层括号的表达式的加减乘除四则运算，运算过程中再调用cal_cell完成单个计算单元的计算。程序主要函数如下：
(1)calculate(formula)
计算器主函数，返回输入的计算公式formula的计算结果，计算时先进行最里层括号表达式的提取，再调用four_opera函数完成不含括号的表达式的四则计算，再将结果替换整个包含里层括号的表达式。
(2)four_opera(formula)
无括号的加减乘除四则运算函数，返回无括号的表达式formula的四则运算结果，计算时先匹配形如a*b或a/b的乘除法计算单元，调用cal_cell函数完成该单元乘除计算，并将结果替换原乘除法单元表达式；式中没有乘除法了，形如a+b或a-b的加减法计算单元，调用cal_cell函数完成该单元加减计算，并将结果替换原乘除法单元表达式；直到最终四则运算表达式缩减到不含运算符了为计算结果。
(3)cal_cell(formula_cell)
单个计算单元的计算函数，完成形如a+b,a-b,a*b,a/b的单个表达式的计算，返回计算结果。

3.流程图

4.代码

 1 #!usr/bin/env python3
 2 #_*_coding:utf-8_*_
 3 __author__=\'Byron Li\'
 4 import re
 5 def calculate(formula):      #计算器主函数
 6     while True:
 7         if \'(\' in formula:
 8             inside_pare=re.search(r\'\([^()]+\)\',formula).group().strip(\'()\')    #提取出一个最里层括号的表达式，并将两端号去除
 9             formula=re.sub(r\'\([^()]+\)\',four_opera(inside_pare),formula,1)      #计算去括号后表达式的四则运算，并将计算结果替换提取的包含括号的整个表达式
10         else:
11             return four_opera(formula)                                            #表达式中已不含括号，做四则运算得到最终计算结果
12 
13 def four_opera(formula):     #无括号的加减乘除四则运算函数
14     while True:
15         if (re.search(r\'[*/]\',formula)):                                                                               #判断表达式是否包含*、/运算符，乘除法优先计算
16             formula_cell=re.search(r\'(^\-?\d+\.?\d*|\d+\.?\d*)([*/])(\-?\d+\.?\d*)\',formula).groups()              #提取出一个乘除计算单元，形如a*b或a/b，若计算单元在表达式开头，左端数字为负数的话要匹配负号，若不在开头左端数字只匹配数字不匹配符号。
17             formula =re.sub(r\'(^\-?\d+\.?\d*|\d+\.?\d*)([*/])(\-?\d+\.?\d*)\', cal_cell(formula_cell), formula, 1)  #计算乘除法结果，并将结果替换提取到的乘除法计算单元
18         elif re.search(r\'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)\', formula):                                             #表达式已不含乘除法，若能匹配出形如a+b或a-b加减法计算单元的，则进行加减法计算
19             formula_cell=re.search(r\'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)\',formula).groups()                           #提取出形如a+b或a-b加减法计算单元
20             formula =re.sub(r\'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)\', cal_cell(formula_cell), formula, 1)               #计算加减法结果，并将结果替换提取到的加减法计算单元
21         else:
22             return formula                                                                                             #表达式已不含乘除和加减法计算单元，即为四则运算的结果
23 
24 def cal_cell(formula_cell):   #单个计算单元的计算函数，形如a+b,a-b,a*b,a/b的计算
25     if formula_cell[1]==\'+\':
26         return str(float(formula_cell[0])+float(formula_cell[2]))     #加法计算
27     elif formula_cell[1]==\'-\':
28         return str(float(formula_cell[0])-float(formula_cell[2]))     #减法计算
29     elif formula_cell[1]==\'*\':
30         return str(float(formula_cell[0])*float(formula_cell[2]))     #乘法计算
31     else:
32         return str(float(formula_cell[0])/float(formula_cell[2]))     #除法计算
33 
34 if __name__==\'__main__\':
35     while(True):
36         formula=input("请输入计算公式：")                            #输入计算式
37         # formula =\'1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (9-2*5/3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )\'
38         formula = \'\'.join(formula.split())
39         if formula==\'exit\':break
40         print(\'计算结果是：%s\'%calculate(formula))                   #计算并打印结果