day4 作業計算器

来源:http://www.cnblogs.com/gengcx/archive/2017/05/21/6883433.html
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作業：計算器開發 （1）實現加減乘除及拓號優先順序解析； （2）用戶輸入 1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )等類似公式後，必須自己解析裡面的(),+,- ...


作業：計算器開發

　　（1）實現加減乘除及拓號優先順序解析；

　　（2）用戶輸入 1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )等類似公式後，必須自己解析裡面的(),+,-,*,/符號和公式，運算後得出結果，結果必須與真實的計算器所得出的結果一致。

思路：

    （1）首先我們要找到記憶體括弧中的內容，使用正則表達式，在這裡，記憶體括弧中我們選取比較複雜的(-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )；

    （2）找到記憶體括弧中的內容之後，我們只要對內層括弧中的內容就行計算，接下來只要重覆找記憶體括弧即可；

    （3）首先把找到的記憶體字元串括弧去掉-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14；

　　（4）然後我們在進行修正，把字元串中的空格去掉，把“+-”轉化為“-”，把“--”轉化為“=”號；

　　（5)-9-2*5/-3+7/3*99/4*2998+10*568/14，這是上面整理得到的，下麵，我們對它進行分割處理，以“+-”進行分割，並且提取字元串中所有的“+-”，放在兩個列表中sign=["-","-","-","+","+"]，formula_list = ["","9","2*5/","3","7/3*99/4*2998","10*568/14"]；

    （6）上面我們雖然得到了兩個列表，但是我們發現，formula_list中包含"",這個會影響我們後續的運算，列表中還包含"2*5/",說明這個地方的列表後面跟著一個負數，我們必須進行處理，把這個接上，這樣才能夠正確的運算；

　　（7）處理"",得到sign=["-","-","+","+"]，formula_list = ["-9","2*5/","3","7/3*99/4*2998","10*568/14"]

　　（8）處理"2*5/",這裡要拼接後面的負數，得到sign=["-",,"+","+"]，formula_list = ["-9","2*5/-3","7/3*99/4*2998","10*568/14"]

　　（9）下麵，我們來執行乘除運算，把列表formula_list傳遞給處理乘除的函數，讓裡面的乘除進行運算，得到如下格式；

    （10）formula_list = ["-9",-3.33334,173134.00001,405.71],然後把這個列表返回回去，執行加減運算；

    （11）處理加減的函數接到參數，並且執行加減運算，得到結果res；

　　（12）用res替換正則匹配出來的字元串，如上面程式一直迴圈，即可得到結果；

    插入一個別人寫的代碼，這是我見過寫的最好的代碼，思路環環相扣，很考驗一個人的邏輯能力，思維能力，我看了幾遍弄到了原理，並且堅持自己謝了一遍。如下：

 

import re


def operator_update(formula):
    # 對formula公式進行 去除空字元，更新運算符處理
    formula = formula.replace(" ", "")  # 去除空字元
    formula = formula.replace("+-", "-")
    formula = formula.replace("--", "+")
    return formula


def calc_muldiv(formula_list):
    '''
    計算公式裡面的乘除
    :param formula: 列表
    :return:
    '''
    for index, element in enumerate(formula_list):
        if "*" in element or "/" in element:
            operators = re.findall("[*/]", element)
            calc_list = re.split("[*/]", element)
            num = None
            for i, e in enumerate(calc_list):
                if num:
                    if operators[i - 1] == "*":
                        num *= float(e)
                    elif operators[i - 1] == "/":
                        num /= float(e)
                else:
                    num = float(e)
            formula_list[index] = num
    return formula_list


def calc_plumin(operators, num_list):
    '''
    計算列表數字的加減
    :param operators: 運算符列表
    :param num_list: 進行運算的數字列表
    :return: 返回計算結果
    '''
    num = None
    for i, e in enumerate(num_list):
        if num:
            if operators[i - 1] == "+":
                num += float(e)
            elif operators[i - 1] == "-":
                num -= float(e)
        else:
            num = float(e)
    return num


def merge(plus_minus_operator, multiply_divide_list):
    '''
    把列表中這樣的形式'2*' '-3*' '5/3*' '4/2'合併到一塊
    :param formula_list:
    :return:
    '''
    for index, element in enumerate(multiply_divide_list):
        if element.endswith("*") or element.endswith("/"):
            multiply_divide_list[index] = element + plus_minus_operator[index] + multiply_divide_list[index + 1]
            del multiply_divide_list[index + 1]
            del plus_minus_operator[index]
            return merge(plus_minus_operator, multiply_divide_list)
    return plus_minus_operator, multiply_divide_list


def bracket_calc(formula):
    '''
    對括弧最內層的formula公式進行計算
    :param formula:
    :return:
    '''
    formula = re.sub("[()]", "", formula)  # 去除兩邊的（）
    formula = operator_update(formula)
    plus_minus_operator = re.findall("[+-]", formula)  # 列表 '+' '-' 運算符
    multiply_divide_list = re.split("[+-]", formula)  # 列表 有'*' '/'
    if multiply_divide_list[0] == "":  # multiply_divide_list列表第一個字元為空的話，表示一個數字為負號
        multiply_divide_list[1] = "-" + multiply_divide_list[1]
        del plus_minus_operator[0]
        del multiply_divide_list[0]
    res = merge(plus_minus_operator, multiply_divide_list)
    plus_minus_operator = res[0]  # 列表 '+' '-' 運算符 進行合併處理
    multiply_divide_list = res[1]
    plus_minus_list = calc_muldiv(multiply_divide_list)  # 生成只進行加減運算的列表
    res = calc_plumin(plus_minus_operator, plus_minus_list)
    return res


def calculate(formula):
    '''計算程式主入口, 主要邏輯是先計算拓號里的值,算出來後再算乘除,再算加減'''
    while True:
        formula_depth = re.search("\([^()]+\)", formula)
        if formula_depth:
            formula_depth = formula_depth.group()
            res = bracket_calc(formula_depth)
            formula = formula.replace(formula_depth, str(res))
            print("\33[34;1m%s\33[0m" % (formula))
        else:
            res = bracket_calc(formula)
            print("\33[31;1m結果:%s\33[0m" % (res))
            exit()


if __name__ == '__main__':
    formula = "1 - 2 * ( (60-30 +(-9-2- 5-2*-3-5/3-40*4/2-3/5+6*3) * (-9-2-5-2*5/3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) -(-4*3)/ (16-3*2) )"
    calculate(formula)

 

    我在上面的思路上自己謝了一遍，沒有看代碼，自己按照思路謝了一遍，這個還要繼續研究，裡面用到了很多方法。字元串的分裂，findall()等很多方法，還有當元素不存在的時候，如果先創建，還有-=,+=,*=,/=等方法，元素裡面的值遍歷之後相乘相除的情況：

import re
#導入正則模塊
formula = "1 - 2 * ( (60-30 +(-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 ) * (-40/5)) - (-4*3)/ (16-3*2) )"

def formula_update(formula_deep):
    #對字元串formula_deep進行修整，去除空格，轉換+-為-，轉換--為+操作
    formula_deep = formula_deep.replace(" ","")   #去除空格
    formula_deep = formula_deep.replace("+-","-")
    formula_deep = formula_deep.replace("--","+")
    return formula_deep

def formula_correct(operator_signs,formula_list):
    if formula_list[0] == "":
        # 如果列表中第一個元素是""，說明元素前面是一個"-"號，此時，是沒有必要分割的，因為是-9，分割會出現錯誤，所以先進行判斷
        formula_list[1] = "-" + formula_list[1]
        del operator_signs[0]
        del formula_list[0]
    print(operator_signs)
    print(formula_list)
    for i,e in enumerate(formula_list):
        if e.endswith("*") or e.endswith("/"):
            formula_list[i] = e + "-" + formula_list[i+1]
            del operator_signs[i]
            del formula_list[i+1]
    return operator_signs,formula_list

def muldiv(formula_list):
    for index,element in enumerate(formula_list):
        if "*" in element or "/" in element:
            muldiv_signs = re.findall("[/*]",element)
            muldiv_lists = re.split("[/*]",element)
            num = None
            for i,e in enumerate(muldiv_lists):
                if num:
                    if muldiv_signs[i-1] == "*":
                        num *= float(e)
                    elif muldiv_signs[i-1] == "/":
                        num /= float(e)
                else:
                    num = float(e)
            formula_list[index] = num
    return formula_list

def add_min(operator_signs,formula_list):
    num = None
    for i,e in enumerate(formula_list):
        if num:
            if operator_signs[i-1] == "+":
                num += float(e)
            elif operator_signs[i-1] == "-":
                num -= float(e)
        else:
            num = float(e)
    return num

def handle(formula_deep):
    formula_deep = re.sub("[()]", "", formula_deep)
    # 去除字元串的括弧，然後進一步執行，去除空格，以及轉換+-以及--
    formula_deep = formula_update(formula_deep)
    # 對字元串進行修整，去除空格處理等
    operator_signs = re.findall("[+-]", formula_deep)
    # 生成字元串中運算符的列表，因為要先執行乘法，要保留之前的運算符號，以便執行乘法後能夠執行加減
    formula_list = re.split("[+-]", formula_deep)
    # 生成列表，列表的作用是執行運算的元素，列表中有一些不合理的地方需要修正
    ret = formula_correct(operator_signs, formula_list)
    # 對列表進行修正，修正列表開頭元素是""，元素結尾是"/",或"*"的情況
    operator_signs = ret[0]
    # 得到新的運算符號
    formula_list = ret[1]
    # 得到新的運算列表
    # 執行乘法運算
    formula_list = muldiv(formula_list)
    # 得到不包含乘除的列表，下麵只需要執行加減即可
    res = add_min(operator_signs, formula_list)
    return res

def main(formula):
    while True:
        formula_deep = re.search("\([^()]+\)",formula)
        #匹配內層括弧，處理記憶體括弧中的內容，來回迴圈，即可滿足條件
        if formula_deep:
            #匹配的內容不為空的時候執行程式，當匹配不到括弧的時候，說明已經匹配結束了，裡面不包含括弧了
            formula_deep = formula_deep.group()
            res = handle(formula_deep)
            formula = formula.replace(formula_deep,str(res))
        else:
            res = handle(formula)
            print(res)
            exit()
if __name__ == "__main__":
    formula = "1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )"
    main(formula)

    運行結果如下：

    []
　　['-40/5']
　　['-', '-', '+', '+']
　　['-9', '2*5/', '3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14']
　　['-', '-']
　　['60', '30', '8.0*173534.54761904766']
　　[]
　　['-4*3']
　　['-']
　　['16', '3*2']
　　['+']
　　['-1388246.3809523813', '12.0/10.0']
　　['-', '-']
　　['1', '2*', '1388245.1809523813']
　　result: 2776491.3619047627   


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