re模組之簡單計算器的實現
阿新 • • 發佈：2021-02-21
本節大綱：
- 表示式的輸入及檢查、格式化
- 怎麼樣進行匹配最裡面的括號以及運算元的匹配
- 如何實現表示式的四則運算
- 完整程式碼展示
在我們學習re模組之後，通常的練習就是利用所學相關知識來寫一個計算器
那麼，現在我們開始理一下思路：
1.表示式的輸入及檢查、格式化
1.1 輸入
首先呢，我們肯定要讓使用者先輸入一個表示式
strs = input()
1.2 檢查
之後，我們要做的就是檢查所輸入內容的合法性，這裡我們用一個函式來封裝
def check_str(s): # 檢查字串是否合法
flag = True # 初始化假設字串合法
if s.count("(") != s.count(")"): # 檢查（）是否個數相等
flag = False
if re.search("[a-zA-Z]", s): # 檢查是否出現了非法字元
flag = False
# print("該表示式的合法性為：%s" % flag)
return flag所相應的匹配程式
while not check_str(strs):
print("非法表示式！請重新輸入")
strs = input()
測試結果：
IN:(1+1 OUT:非法表示式！請重新輸入 IN:1+2p OUT:非法表示式！請重新輸入 IN:2+3
OUT:
當然，在上述程式碼中，非法字元的檢測並不完善，這肯定需要改善，具體思路為：
在我們輸入表示式的時候，所輸入的字元無非就如下幾種情況：
- 數字 1~9
- 運算子號 + - * /
- 左右括號 ( )
- 空格 “ ”
所以我們只需做出相應的匹配即可
1.3 格式化
接下來我們要做的就是將表示式格式化---為了匹配的準確性
def format_str(s): # 格式化字串
s = s.replace(" ", "")
s = s.replace("++", "+")
s = s.replace("+-", "-")
s = s.replace("-+", "-")
s = s.replace("--", "+")
s = s.replace("/+", "/")
s = s.replace("*+", "*")
# print("該表示式格式化後的結果為：%s" % s)
return s
2.怎麼樣進行匹配最裡面的括號以及運算元的匹配
2.1.最裡面的括號
為什麼要匹配最裡面的括號呢？
當然是為了優先順序啊
那麼怎麼匹配呢？
import re
strs = input()
ret = re.search("\([^()]+\)", strs)
if ret:
print(ret.group())
else:
print(ret)
測試結果：
IN：(1+(1+(1+1))) OUT:(1+1)
IN:1+1 OUT:None
2.2 運算元的匹配
我們的日常使用中運算元不僅僅只是整形，還有浮點型，所以我們需要考慮的就要多一點
# -*-coding:utf-8 -*-
import re
s = input()
ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>[+-]?\d+(?:\.\d+)?)", s)
if ret:
print("exp:%s"%ret.group())
print("num1:%s"%ret.group("num1"))
print("sign:%s"%ret.group("sign"))
print("num2:%s"%ret.group("num2"))
else:
print(ret)
測試結果：
IN：1*1
OUT:exp:1*1
num1:1
sign:*
num2:1
IN:1.3/3.2
OUT:exp:1.3/3.2
num1:1.3
sign:/
num2:3.2
3.四則運算
3.1 乘除法
在我們傳遞完最裡面括號的內容後，我們要不斷的匹配，計算，替換，直至最後沒有括號
思路：
先一直迴圈，然後不斷匹配符合要求的表示式，進行運算，替換，再匹配，直至匹配不到表示式，退出迴圈
# -*-coding:utf-8 -*-
import re
def div_mul(s): # 進行表示式中乘或除的計算
while True:
ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>[+-]?\d+(?:\.\d+)?)", s) # 匹配乘或除的式子，
# 第二個運算元可以匹配符號，防止比如 1*-3匹配不到
# 第一個運算元沒有匹配符號是因為防止 1-2*-3 --> 1 (-2*-3) --> 1 6 -->在下一個函式中成為 1+6 --> 7 的錯誤結果
# ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>\d+(?:\.\d+)?)", s)
# if not ret:
# ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>[+-]?\d+(?:\.\d+)?)", s)
if ret: # 如果ret不為空就代表表示式中含有加或減的式子
exp = ret.group() # 把表示式分離開來
num1 = ret.group("num1") # 運算元1
num2 = ret.group("num2") # 運算元2
sign = ret.group("sign") # 運算子號
if sign == "*": # 乘法
result = float(num1) * float(num2)
if sign == "/": # 除法
result = float(num1) / float(num2)
print("{}{}{}={}".format(num1, sign, num2, result)) # 執行結果的列印
s = s.replace(exp, str(result)) # 將計算結果替代表達式
else: # 如果ret為空就代表該表示式中已經沒有乘或除的式子了，就跳出迴圈
break
s = format_str(s) # 格式化該字串中的輸出結果
return s
s = input()
print(div_mul(s))
測試結果：
IN:1+3*2-7*2
OUT:3*2=6.0
7*2=14.0
1+6.0-14.0
3.2 加減法
思路：
將表示式中所有的數字分割為 一個運算元加上它前面的符號，最後對這些數進行統一的相加
# -*-coding:utf-8 -*- import re import functools
def add_sub(s): # 進行表示式中加或減的計算 result = 0 # 先定義一個求和的總變數為0 if re.search("[+-]", s): ret = re.findall("[+/-]?\d+(?:\.\d+)?", s) # 只匹配一個數字以及該數字前的符號，最後進行相加 print(ret) # 列印所匹配的內容，即所有要相加的數 result = str(functools.reduce(lambda x, y: float(x) + float(y), ret)) # 進行各個數的相加 print(result) s = s.replace(s, result) # 將計算結果替代表達式 return s s = input() print(add_sub(s))
測試結果：
IN:1-2+3.2+1.7-5.2
OUT:['1', '-2', '+3.2', '+1.7', '-5.2']
-1.2999999999999998
-1.2999999999999998
在這我們的四則運算也準備好了，最後我們要做的就是如何把表示式合理的送如四則運算中。
還是不斷的進行運算、替換
值得一提的是，算完之後，我們要記得去其括號，進行下一個（）的匹配
while re.search("\(", strs): # 如果還有（）就進入迴圈
ret = re.search("\([^()]+\)", strs) # 匹配最裡面的（）
if (ret):
exp = ret.group() # 進行表示式的分離
print(exp)
result = calc(exp) # 進行表示式的計算
strs = strs.replace(exp, result) # 表示式與結果的替換
strs = format_str(strs) # 格式化
print(strs)
4.完整程式碼展示：
# -*- coding: UTF-8 -*-
import re
import functools
def format_str(s): # 格式化字串
s = s.replace(" ", "")
s = s.replace("++", "+")
s = s.replace("+-", "-")
s = s.replace("-+", "-")
s = s.replace("--", "+")
s = s.replace("/+", "/")
s = s.replace("*+", "*")
# print("該表示式格式化後的結果為：%s" % s)
return s
def check_str(s): # 檢查字串是否合法
flag = True # 初始化假設字串合法
if s.count("(") != s.count(")"): # 檢查（）是否個數相等
flag = False
if re.search("[a-zA-Z]", s): # 檢查是否出現了非法字元
flag = False
# print("該表示式的合法性為：%s" % flag)
return flag
def div_mul(s): # 進行表示式中乘或除的計算
while True:
ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>[+-]?\d+(?:\.\d+)?)", s) # 匹配乘或除的式子，
# 第二個運算元可以匹配符號，防止比如 1*-3匹配不到
# 第一個運算元沒有匹配符號是因為防止 1-2*-3 --> 1 (-2*-3) --> 1 6 -->在下一個函式中成為 1+6 --> 7 的錯誤結果
# ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>\d+(?:\.\d+)?)", s)
# if not ret:
# ret = re.search("(?P<num1>\d+(?:\.\d+)?)(?P<sign>[*/])(?P<num2>[+-]?\d+(?:\.\d+)?)", s)
if ret: # 如果ret不為空就代表表示式中含有加或減的式子
exp = ret.group() # 把表示式分離開來
num1 = ret.group("num1") # 運算元1
num2 = ret.group("num2") # 運算元2
sign = ret.group("sign") # 運算子號
if sign == "*": # 乘法
result = float(num1) * float(num2)
if sign == "/": # 除法
result = float(num1) / float(num2)
print("{}{}{}={}".format(num1, sign, num2, result)) # 執行結果的列印
s = s.replace(exp, str(result)) # 將計算結果替代表達式
else: # 如果ret為空就代表該表示式中已經沒有乘或除的式子了，就跳出迴圈
break
s = format_str(s) # 格式化該字串中的輸出結果
return s
def add_sub(s): # 進行表示式中加或減的計算
result = 0 # 先定義一個求和的總變數為0
if re.search("[+-]", s):
ret = re.findall("[+/-]?\d+(?:\.\d+)?", s) # 只匹配一個數字以及該數字前的符號，最後進行相加
print(ret) # 列印所匹配的內容，即所有要相加的數
result = str(functools.reduce(lambda x, y: float(x) + float(y), ret)) # 進行各個數的相加
print(result)
s = s.replace(s, result) # 將計算結果替代表達式
return s
def calc(s): # 進行表示式的計算
s = div_mul(s)
s = add_sub(s)
# s = s.replace("(", "")#去括號
# s = s.replace(")", "")
s = s.strip("()") # 去括號
print("該表示式計算後的結果為：%s" % s)
return s
def main():
strs = input()
while not check_str(strs):
print("非法表示式！請重新輸入")
strs = input()
strs = format_str(strs)
while re.search("\(", strs): # 如果還有（）就進入迴圈
ret = re.search("\([^()]+\)", strs) # 匹配最裡面的（）
if (ret):
exp = ret.group() # 進行表示式的分離
print(exp)
result = calc(exp) # 進行表示式的計算
strs = strs.replace(exp, result) # 表示式與結果的替換
strs = format_str(strs) # 格式化
print(strs)
strs = calc(strs)
print(strs)
main()
print(eval("1-2*((60-30 +(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14)*(-40 / 5))-(-4*3)/(16-3*2))"))
# 1-2*((60-30 +(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14)*(-40 / 5))-(-4*3)/(16-3*2))
# 2776672.6952380957
執行結果：
IN: 1-2*((60-30 +(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14)*(-40 / 5))-(-4*3)/(16-3*2))
OUT:(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14)
2*5=10.0
10.0/3=3.3333333333333335
7/3=2.3333333333333335
2.3333333333333335*99=231.00000000000003
231.00000000000003/4=57.75000000000001
57.75000000000001*2998=173134.50000000003
10*568=5680.0
5680.0/14=405.7142857142857
['9', '-3.3333333333333335', '+173134.50000000003', '+405.7142857142857']
173545.88095238098
該表示式計算後的結果為：173545.88095238098
1-2*((60-30+173545.88095238098*(-40/5))-(-4*3)/(16-3*2))
(-40/5)
40/5=8.0
['-8.0']
-8.0
該表示式計算後的結果為：-8.0
1-2*((60-30+173545.88095238098*-8.0)-(-4*3)/(16-3*2))
(60-30+173545.88095238098*-8.0)
173545.88095238098*-8.0=-1388367.0476190478
['60', '-30', '-1388367.0476190478']
-1388337.0476190478
該表示式計算後的結果為：-1388337.0476190478
1-2*(-1388337.0476190478-(-4*3)/(16-3*2))
(-4*3)
4*3=12.0
['-12.0']
-12.0
該表示式計算後的結果為：-12.0
1-2*(-1388337.0476190478+12.0/(16-3*2))
(16-3*2)
3*2=6.0
['16', '-6.0']
10.0
該表示式計算後的結果為：10.0
1-2*(-1388337.0476190478+12.0/10.0)
(-1388337.0476190478+12.0/10.0)
12.0/10.0=1.2
['-1388337.0476190478', '+1.2']
-1388335.8476190479
該表示式計算後的結果為：-1388335.8476190479
1-2*-1388335.8476190479
2*-1388335.8476190479=-2776671.6952380957
['1', '+2776671.6952380957']
2776672.6952380957
該表示式計算後的結果為：2776672.6952380957
2776672.6952380957
2776672.6952380957
在這，為了比對運算結果是否正確，筆者特地拿了 eval 進行計算，顯然測試後：兩結果相同
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