python 簡單計算器遞迴演算法 多層括號處理
用python編寫一個簡單計算器
計算器開發需求 實現加減乘除及拓號優先順序解析 使用者輸入 # 1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (9-2*5/3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) ) # 等類似算式後,必須自己解析裡面的(),+,-,*,/符號和公式,利用遞迴演算法
拿到這個題目時,感覺無從下手。老師說利用開學來3天學習的知識是可以做出來的。然後我認真歸納總結前3天學習的基礎知識,經過3天3夜的奮戰終於給弄出來了。雖然中途也有想過放棄,但是沒有耕耘哪來的收穫。如果初學的同學想借鑑的話, 建議自己先仔細想想,如果實在無從下手可以參考下我的。特寫此文以自勉。程式中可能出現很多冗餘或bug,望勿見笑。下面我先說說我的思路。
- 先構造幾個函式方法用來進行最初的運算(加減乘除)
- 在運算函式中,先傳入一個字串,將字串利用正則表示式,findall函式生成可以取元素的列表形式,利用返回值,
- 先進行加法和減法運算,加減法能順利通過驗證,結果無誤
- 在算式中增加乘法和除法,用if語句進行判斷,如果有乘法和除法,需優先進行計算,通過驗證後
- 在算式中增加括號,增加括號後,需要進行for迴圈遍歷,如果遍歷的元素中包含括號,則優先處理計算括號裡面的
- 利用列表臨時儲存返回值,賦給原來的算式,進行遞迴,這樣算式越來越精簡。最終得出結果。
簡單流程圖如下:
以下是實現程式碼:
#!/usr/bin/env python
#-*-coding:utf-8 -*-
import re
# 定義函式
def add(x , y): #相加
return x + y
def subtract(x, y): #相減
return x - y
def multiply(x, y): #相乘
return x * y
def divide(x, y): #相除
return x / y
temp=[0] #定義一個臨時列表,並且賦值0,用來儲存結果
temp1=[] #定義一個臨時列表,用來臨時儲存列表
def sum2(ret): #定義一個函式用來進行資料的處理,運算
for index,mark in enumerate(ret): #遍歷列表,賦值給mark
if str(mark).count("(")==1 and str(mark).startswith("("): #如果mark中包含“(”並且以其開頭
ret.pop(index) #將該值(mark),在列表中移除
mark1=re.findall('^\(\-[0-9.]+|[0-9.]+|[*/+]|[-]',mark) #將mark元素,再次生成列表
h = float(re.sub('\(', '', mark1.pop(0))) #將該表的第一個元素取出,並且將其中所包含的括號替換移除
mark1.insert(0,h) #將重新得到的元素,重新插入列表中
sum2(mark1) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
ret.insert(index,temp[-1]) #將臨時儲存資料的列表的最後一個元素,插入當前迴圈的索引位置
elif str(mark).count("(") >= 1: #如果mark元素中的括號熟練大於等於1
mark2 = re.findall('\([^()]+\)', mark) #將mark 元素去除最外層括號
t2=mark2[0]
mark3 = re.findall('\((.+)\)', mark2[0]) #將mark 元素去除最外層括號
r1=re.findall('^\(\-[0-9.]+|[0-9.]+|[*/+]|[-]', mark2[0]) #將mark2生成可以計算的列表形式
h = float(re.sub('\(', '', r1.pop(0))) #如果r1 包含括號減號則將括號移除
r1.insert(0, h)
r2=re.findall('^\(\-[0-9.]+|[0-9.]+|[*/+]|[-]', mark3[0]) #將mark3生成可以計算的列表形式
mark4=r1 if str(t2).count("(-")==1 else r2 #進行三目運算,判斷mark2(t2)是否包含括號,不同的值賦給mark4
temp1.clear() #如果臨時儲存temp1中有資料,則清空
temp1.extend(ret) #算式賦值給臨時儲存temp1
sum2(mark4) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
q4 = mark.replace(str(mark2[0]), str(temp[-1])) #將結果值替換該運算位置,賦值給q4
if str(q4).count("(") >= 1: #如果字串q4中,包含括號的數量大於等於1
ret.pop(index) #將索引位置移除
ret.insert(index,q4) #將新得到的字q4
sum2(ret) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
else: #如果不存在括號
ret.pop(index) #將索引位置移除
rr = re.findall('[0-9.]+|[*+\-/]+|\([^()]+\)+|\(.+\)+', q4) #採用正則重新生成可以可以計算列表形式
for index11, wor in enumerate(rr): #迴圈列印 rr中的元素
if len(wor) == 2 and wor in "+-*/": #如果元素wor的長度等於2 並且包含於 符號 "+-*/",就是同時出現兩個運算子號,其中有一個減號
rr.pop(index11) #移除該索引的元素
rr.insert(index11, wor[0]) #將wor元素的第一個運算子插入原來的位置
rrr = rr.pop(index11 + 1) #將下一個索引元素移除
rr.insert(index11 + 1, wor[1] + rrr) #將wor元素的第二個運算子與當前索引的下一個元素合併
sum2(rr) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
q4=temp[-1] #將結果值賦值給q4,就是更新q4 (這裡經過計算後,q4 是一個數字了)
ret.insert(index,q4) # 將q4 插入到當前運算式的位置
if len(ret)==3: #如果運算式的長度為3, 說明可以進行運算
sum2(ret) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
elif ret[0]=="-": #如果運算式的第一個字元為減號,則跳過
pass
elif len(ret)>=3 and q4.isalnum()==False: #如果運算式的長度等於大於3 並且包含非數字(包含運算子)
q5=re.findall("[[0-9.]+|[+\-*/]",q4) #將q4 生成可以計算的列表形式
sum2(q5) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
ret.pop(index) #將當前索引元素移除
ret.insert(index,temp[-1]) #將計算出的結果值插入當前位置
if len(ret)>=3: #如果算式的長度還大於等於3
sum2(ret) #則繼續遞迴
#elif mark == "*" or mark=="/":
elif str(mark) in "*/": #如果字串元素中包含運算子 */乘法 和除法
if (len(ret))>=3: #如果算式長度大於等於3
x=float(ret.pop(index-1)) #取出一個元素並移除,轉化為浮點型
i=ret.pop(index-1) #取出一個元素並移除 這個是 運算子
y=ret.pop(index-1) #取出一個元素並移除,轉化為浮點型
y11=y #將y賦值給y11
if "(" in str(y):
y12 = re.findall('\([^()]+\)', y11) #說明該元素中還包含括號,需要繼續運算
for index12, gg in enumerate(y12): #遍歷該元素
t2 = y12[0]
r1 = re.findall('^\(\-[0-9.]+|[0-9.]+|[*/+]|[-]', y12[0])
y14 = re.findall('\((.+)\)', y12[0])
h = float(re.sub('\(', '', r1.pop(0)))
r1.insert(0, h)
r2 = re.findall('^\(\-[0-9.]+|[0-9.]+|[*/+]|[-]', y14[0])
# mark4 = str(t2).count("(-")==1 ? r1:r2
y13 = r1 if str(t2).count("(-") == 1 else r2 #三目運算
sum2(y13)
y11 = y11.replace(str(y12[0]), str(temp[-1]))
y12.pop(0)
y12.append(temp[-1])
y15 = re.findall('[0-9.]+|[*+/]|\([^()]+\)+|\(.+\)+|[\-]', y11)
sum2(y15)
y=temp[-1] #將最終結果數字賦給y
y=float(y) #轉化為浮點型
if str(mark)=="*": #如果元素mark 包含乘號 *
s=multiply(x,y) #呼叫乘法計算公式
ret.insert(index-1,s) #將結果插入當前索引算式的位置
temp.append(s) #將乘積儲存在臨時列表中
if len(ret)>=3: #如果算式列表的長度還大於等於3
sum2(ret) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
if str(mark) == "/": #如果元素mark 包含除號 /
s=divide(x,y)
temp.append(s)
ret.insert(index - 1, s)
if len(ret)>=3:
sum2(ret)
if len(ret)>=3: #如果算式列表的長度還大於等於3
x=ret.pop(0) #取出移除第一個元素
w2 = re.findall('[0-9.]+|[+\-*/]', str(x)) #將該元素生成可以計算的列表形式
if str(x)=="-": #如果x中包含 -號
x=str(x)+str(ret.pop(0)) #將當前和下一個元素合併 (形成負數)
if len(w2) >= 4: #如果x中包含多個算式
sum2(w2) #呼叫遞迴演算法,計算該列表
x = temp[-1] #將計算的結果賦給x
x=float(x)
i=ret.pop(0)
y=ret.pop(0)
if str(y)=="-":
y=y+str(ret.pop(0))
y =float(y)
if i in "*/()":
return
else:
if i in "+": #如果i包含 加號+
s = add(x, y)
temp.append(s)
elif i in "-": #如果i包含 加號-
s= subtract(x,y)
temp.append(s)
s=temp[-1] #將得出的結果賦給s
if len(ret) >= 2: #算式的長度大於等於2,說明還要繼續計算
ret.insert(0,s) #將該結果插入到算式中
sum2(ret)
return temp[-2] #將臨時數值列表中的 最後一個值返回,該值就是最終結果
def sum():
arg = input("請輸入算式(只能包含數值,小括號,+-*/):") #輸入提示
print("您輸入的算式為:", arg)
arg = re.sub('\s', '', arg) #將空格全部替換
arg1= re.match('[(\).+\-*/0-9]+$', arg) #判斷輸入的是否符合要求
if arg1: #如果符合要求,則執行下一步
#print(arg1.group())
pass
else: #如果不符合,重試進入程式
print("您輸入的包含非法字元,請重新輸入!")
arg=""
sum()
if str(arg).count("(")!=str(arg).count(")"): #如果輸入的括號對 數量不對,重新輸入
print("您輸入的括號對數有誤,請重新輸入!")
arg = ""
sum()
arg2="'"+arg+"'"
#print("計算機結果為:",eval(arg2))
ret=re.findall('\(.*\)|[0-9.]+|[*/+]|[-]',arg) #將字串初始成可以計算的列表形式
j=sum2(ret) #呼叫函式
return j
x1 = sum() #呼叫函式
print("結果:", x1)
完畢!
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