# 简单计算器的实现

本篇更像是PythonPython 的实践学习,也是数据处理学习的深入,把不是我们需要的格式处理成我们需要的格式

计算器可以抽样出几个函数出来

  • 弹栈时计算两个数字和运算符组成的算式结果的函数

  • 判断元素是数字还是运算符的函数

  • 把算式处理成列表形式的函数,如 '-1-2*((-2+3)+(-2/2))' 要处理成 ['-1','-','2','*','(','(','-2','+','3',')','+','(','-2','/','2',')',')']

  • 决策函数,决定应该是入栈,弹栈运算,还是弹栈丢弃

  • 主函数,遍历算式列表,计算最终结果

# 一、所需要使用的库

import re

# 二、代码以及结果

# 这部分用于计算器的具体计算功能实现
def caculate(n1,n2,operator):
	# n1:float
	# n2:float
	# operator: + - * /
	# return float
	result = 0
	if operator == "+":
		return n1 + n2
	if operator == "-":
		return n1 - n2
	if operator == "*":
		return n1*n2
	if operator == "/":
		return n1/n2
	return result
# 这部分判断是否是运算符,如果是就返回 True 否则就返回 False
def is_operator(e):
	# e: str
	# return bool
	opers = ['+','-','*','/','(',')']
	return True if e in opers else False
# 将算式处理成列表,解决 '-' 是负数还是列表
def formula_format(formula):
	# 去掉算式中的空格
	formula = re.sub(' ','',formula)
	# 以 ' 横杠 + 数字 ' 分割,其中正则表达式:(\-\d+\.?\d*) 括号内:
	# \- 表示匹配横杠开头; \d+ 表示匹配数字 1 次或多次;\.? 表示匹配小数点 0 次或 1 次;\d * 表示匹配数字 1 次或多次。
	formula_list = [i for i in re.split('(\-\d+\.?\d*)',formula) if i]
	# 最终算式列表
	final_formula = []
	for item in formula_list:
		#第一个是以横杠开头的数字(包括小数)final_formula, 即第一个是负数,横杠就不是减号
		if len(final_formula) == 0 and re.search('^\-\d+\.?\d*$',item):
			final_formula.append(item)
			continue
		if len(final_formula) > 0:
			#如果 final_formal 最后一个运算符 ['+', '-', '*', '/', '('], 则横杠数组不是负数
			if re.search('[\+\-\*\/\(]$',final_formal[-1]):
				final_formula.append(item)
				continue
		# 按照运算符分割开
		item_split = [i for i in re.split('([\+\-\*\/\(\)])',item) if i]
		final_formula += item_split
	return final_formula
def decision(tail_op, now_op):
    # tail_op: 运算符栈的最后一个运算符
    # now_op: 从算式列表取出的当前运算符
    # return: 1 代表弹栈运算,0 代表弹运算符栈最后一个元素, -1 表示入栈
    # 定义 4 种运算符级别
    rate1 = ['+', '-']
    rate2 = ['*', '/']
    rate3 = ['(']
    rate4 = [')']
 
    if tail_op in rate1:
        if now_op in rate2 or now_op in rate3:
            # 说明连续两个运算优先级不一样,需要入栈
            return -1
        else:
            return 1
 
    elif tail_op in rate2:
        if now_op in rate3:
            return -1
        else:
            return 1
 
    elif tail_op in rate3:
        if now_op in rate4:
            return 0   # (遇上) 需要弹出 (,丢掉 )
        else:
            return -1  # 只要栈顶元素为 (,当前元素不是) 都应入栈。
    else:
        return -1
def final_calc(formula_list):
    num_stack = []       # 数字栈
    op_stack = []        # 运算符栈
    for e in formula_list:
        operator = is_operator(e)
        if not operator:
            # 压入数字栈
            # 字符串转换为符点数
            num_stack.append(float(e))
        else:
            # 如果是运算符
            while True:
                # 如果运算符栈等于 0 无条件入栈
                if len(op_stack) == 0:
                    op_stack.append(e)
                    break
 
                # decision 函数做决策
                tag = decision(op_stack[-1], e)
                if tag == -1:
                    # 如果是 - 1 压入运算符栈进入下一次循环
                    op_stack.append(e)
                    break
                elif tag == 0:
                    # 如果是 0 弹出运算符栈内最后一个 (, 丢掉当前),进入下一次循环
                    op_stack.pop()
                    break
                elif tag == 1:
                    # 如果是 1 弹出运算符栈内最后两个元素,弹出数字栈最后两位元素。
                    op = op_stack.pop()
                    num2 = num_stack.pop()
                    num1 = num_stack.pop()
                    # 执行计算
                    # 计算之后压入数字栈
                    num_stack.append(calculate(num1, num2, op))
    # 处理大循环结束后 数字栈和运算符栈中可能还有元素 的情况
    while len(op_stack) != 0:
        op = op_stack.pop()
        num2 = num_stack.pop()
        num1 = num_stack.pop()
        num_stack.append(calculate(num1, num2, op))
 
    return num_stack, op_stack
if __name__ == '__main__':
    formula = input('请输入:\n')
    print("算式:", formula)
    formula_list = formula_format(formula)
    result, _ = final_calc(formula_list)
    print("计算结果:", result[0])

# 三、结果图示:

效果图