Python程序練習5--模擬計算器

1.功能簡介

此程序模擬計算器操做，可實現帶括號的加減乘除運算。

 

2.實現方法

本程序採用python語言編寫，主要運用了正則表達式來解析和匹配輸入的計算式，按照先括號、再乘除、後加減的順序逐步匹配計算縮減計算公式，直到不含運算符了即爲最終結果。經過calculate計算器主函數完成整個輸入公式的計算，內部調用子函數four_opera完成去除裏層括號的表達式的加減乘除四則運算，運算過程當中再調用cal_cell完成單個計算單元的計算。程序主要函數以下： 
(1)calculate(formula) 
計算器主函數，返回輸入的計算公式formula的計算結果，計算時先進行最裏層括號表達式的提取，再調用four_opera函數完成不含括號的表達式的四則計算，再將結果替換整個包含裏層括號的表達式。 
(2)four_opera(formula) 
無括號的加減乘除四則運算函數，返回無括號的表達式formula的四則運算結果，計算時先匹配形如a*b或a/b的乘除法計算單元，調用cal_cell函數完成該單元乘除計算，並將結果替換原乘除法單元表達式；式中沒有乘除法了，形如a+b或a-b的加減法計算單元，調用cal_cell函數完成該單元加減計算，並將結果替換原乘除法單元表達式；直到最終四則運算表達式縮減到不含運算符了爲計算結果。 
(3)cal_cell(formula_cell) 
單個計算單元的計算函數，完成形如a+b,a-b,a*b,a/b的單個表達式的計算，返回計算結果。

 

3.流程圖

4.代碼

 1 #!usr/bin/env python3
 2 #_*_coding:utf-8_*_
 3 __author__='Byron Li'
 4 import re
 5 def calculate(formula):      #計算器主函數
 6     while True:
 7         if '(' in formula:
 8             inside_pare=re.search(r'\([^()]+\)',formula).group().strip('()')    #提取出一個最裏層括號的表達式，並將兩端號去除
 9             formula=re.sub(r'\([^()]+\)',four_opera(inside_pare),formula,1)      #計算去括號後表達式的四則運算，並將計算結果替換提取的包含括號的整個表達式
10         else:
11             return four_opera(formula)                                            #表達式中已不含括號，作四則運算獲得最終計算結果
12 
13 def four_opera(formula):     #無括號的加減乘除四則運算函數
14     while True:
15         if (re.search(r'[*/]',formula)):                                                                               #判斷表達式是否包含*、/運算符，乘除法優先計算
16             formula_cell=re.search(r'(^\-?\d+\.?\d*|\d+\.?\d*)([*/])(\-?\d+\.?\d*)',formula).groups()              #提取出一個乘除計算單元，形如a*b或a/b，若計算單元在表達式開頭，左端數字爲負數的話要匹配負號，若不在開頭左端數字只匹配數字不匹配符號。
17             formula =re.sub(r'(^\-?\d+\.?\d*|\d+\.?\d*)([*/])(\-?\d+\.?\d*)', cal_cell(formula_cell), formula, 1)  #計算乘除法結果，並將結果替換提取到的乘除法計算單元
18         elif re.search(r'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)', formula):                                             #表達式已不含乘除法，若能匹配出形如a+b或a-b加減法計算單元的，則進行加減法計算
19             formula_cell=re.search(r'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)',formula).groups()                           #提取出形如a+b或a-b加減法計算單元
20             formula =re.sub(r'(\-?\d+\.?\d*)([+-])(\-?\d+\.?\d*)', cal_cell(formula_cell), formula, 1)               #計算加減法結果，並將結果替換提取到的加減法計算單元
21         else:
22             return formula                                                                                             #表達式已不含乘除和加減法計算單元，即爲四則運算的結果
23 
24 def cal_cell(formula_cell):   #單個計算單元的計算函數，形如a+b,a-b,a*b,a/b的計算
25     if formula_cell[1]=='+':
26         return str(float(formula_cell[0])+float(formula_cell[2]))     #加法計算
27     elif formula_cell[1]=='-':
28         return str(float(formula_cell[0])-float(formula_cell[2]))     #減法計算
29     elif formula_cell[1]=='*':
30         return str(float(formula_cell[0])*float(formula_cell[2]))     #乘法計算
31     else:
32         return str(float(formula_cell[0])/float(formula_cell[2]))     #除法計算
33 
34 if __name__=='__main__':
35     while(True):
36         formula=input("請輸入計算公式：")                            #輸入計算式
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('計算結果是：%s'%calculate(formula))                   #計算並打印結果

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