Python - 计算复杂算式和分式

算式样式：

分数 2/4+2/4=?
分数+小数 4/8×7.2=?
括号 (4/5-7/15)×15=?

处理逻辑：

替换括号和乘除号，区分等式
依次替换分数为Fraction形式
依次替换小数位Fraction形式
调用eval + Fraction，输出最终分数

结果：

源码如下：

#!/usr/bin/env python
# -- coding: utf-8 --
"""
Copyright (c) 2021. All rights reserved.
Created by C. L. Wang on 13.8.21
"""import collections
import copy
import os
import re
from fractions import Fractionfrom myutils.project_utils import read_excel_file, write_list_to_excel, create_file
from root_dir import DATA_DIRclass NumbersCalculator(object):def __init__(self):self.xlsx_path = os.path.join(DATA_DIR, '口算分数计算2-20210813.xlsx')self.out_xlsx_path = os.path.join(DATA_DIR, '口算分数计算2-20210813.out.xlsx')create_file(self.out_xlsx_path)@staticmethoddef repalce_one_by_one(data_str, r_list, func_x):"""逐个替换"""def replace_nth(s, sub, repl, n):"""替换第n个"""find = s.find(sub)# If find is not -1 we have found at least one match for the substringi = find != -1# loop util we find the nth or we find no matchwhile find != -1 and i != n:# find + 1 means we start searching from after the last matchfind = s.find(sub, find + 1)i += 1# If i is equal to n we found nth match so replaceif i == n:return s[:find] + repl + s[find + len(sub):]return sdef find_nth(haystack, needle, n):"""找到第n个"""start = haystack.find(needle)while start >= 0 and n > 1:start = haystack.find(needle, start + len(needle))n -= 1return startres_s = copy.copy(data_str)b_list = len(data_str) * [True]  # 判断是否已经处理time_dict = collections.defaultdict(int)  # 出现次数for sub_str in r_list:while True:n_time = time_dict[sub_str]  # 出现第几次x = find_nth(data_str, sub_str, n_time + 1)if x == -1:breakif b_list[x]:b_list[x:x+len(sub_str)] = [False]*len(sub_str)n_time = time_dict[sub_str] + 1# 自定义replaceres_s = replace_nth(res_s, sub_str, func_x(sub_str), n_time)breakelse:time_dict[sub_str] += 1return res_s@staticmethoddef process_data(data):"""计算等式"""# 第1部分，拆分等号question = data.replace(' ', '').replace('（', '(').replace('）', ')')question = question.replace('×', '*').replace('÷', '/')left = question.strip().split('=')[0]right = question.strip().split('=')[-1]print('[Info] left: {}, right: {}'.format(left, right))# 第2部分，替换分数pattern = re.compile(r'[0-9]+/[0-9]+')frac_list = pattern.findall(left)frac_list = sorted(list(frac_list), key=len, reverse=True)print('[Info] frac_list: {}'.format(frac_list))def func1_x(s_str):return 'Fraction(\'{}\')'.format(s_str)left = NumbersCalculator.repalce_one_by_one(left, frac_list, func1_x)# 第3部分，替换小数pattern2 = re.compile(r'[0-9]+\.[0-9]+')frac2_list = pattern2.findall(left)frac2_list = sorted(list(frac2_list), key=len, reverse=True)print('[Info] frac2_list: {}'.format(frac2_list))def func2_x(s_str):return 'Fraction(\'{}\')'.format(Fraction(s_str))left = NumbersCalculator.repalce_one_by_one(left, frac2_list, func2_x)print('[Info] left: {}'.format(left))x_dict = {"Fraction": Fraction}res = eval(left, x_dict)print("[Info] res: {}".format(res))print('-' * 100)return resdef process(self):print("[Info] 处理文件: {}".format(self.xlsx_path))data_lines = read_excel_file(self.xlsx_path)print("[Info] 样本数: {}".format(len(data_lines)))title_list = ["转换后题干", "结果"]res_list = []for data_idx, data_line in enumerate(data_lines):if data_idx == 0:continuedata = data_line[0]print('[Info] data_idx: {}, data: {}'.format(data_idx, data))res = NumbersCalculator.process_data(data)res_list.append([data, str(res)])write_list_to_excel(self.out_xlsx_path, title_list, res_list)print("[Info] 处理完成: {}".format(self.out_xlsx_path))def test(self):data = "2/4+2/4=?"  # 测试self.process_data(data)def main():nc = NumbersCalculator()# nc.test()nc.process()if __name__ == '__main__':main()

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