python实现计算器

1.题目描述

实现一个计算器的控制台程序，支持加减乘除、乘方、括号、小数点，运算符优先级为括号>乘方>乘除>加减，同级别运算按照从左向右的顺序计算

1.1输入描述

数字包括"0123456789"，小数点为"."，运算符包括：加("+")、减("-")、乘("*")、除("/")、乘方("^"，注：不是**！)、括号("()")

需要从命令行参数读入输入，例如提交文件为main.py，可以用python3 main.py "1+2-3+4"的方式进行调用，Java程序也是类似的，如果你的程序需要通过键盘输入，那么是不符合要求的，例如python使用input()来等待用户输入，这会因为自动评测时不会有用户输入所以不会有任何结果

输入需要支持空格，即 python3 main.py "1 + 2 - 3 + 4" 也需要程序能够正确给出结果，Java程序也是类似的

所有测试用例中参与运算的非零运算数的绝对值范围保证在 109-10(-10) 之内, 应该输出运算结果时非零运算结果绝对值也保证在该范围内

1.2输出描述

数字需要支持小数点，输出结果取10位有效数字，有效数字位数不足时不能补0

对于不在输入描述内的输入，输出INPUT ERROR

对于格式不合法(例如括号不匹配等)的输入，输出 FORMAT ERROR

对于不符合运算符接收的参数范围(例如除0等)的输入，输出VALUE ERROR

对于2、3、4的情况，输出即可，不能抛出异常

同时满足2、3、4中多个条件时，以序号小的为准

1.3样例

输入: 1 + 2 - 3 + 4

输出: 4

输入: 1 + 2 - 3 + 1 / 3

输出: 0.3333333333

输入: 1 + + 2

输出: FORMAT ERROR

输入: 1 / 0

输出: VALUE ERROR

输入: a + 1

输出: INPUT ERROR

2.解决方案

2.1思路

需要格外注意括号，实现运算符的优先级实现

当一个表达式中不含括号的时候是比较好处理的，所以要想办法去掉括号。一个方法是先计算括号内的表达式，然后用计算结果代替这个括号

首先将数字和运算符提取到列表保存，然后对列表中元素逐一处理

去括号：递归的去除最内层的括号

去加减乘除号：依次处理

2.2表达式转变成列表

关于正则表达式请见我的随笔正则表达式

def equation_to_list(equation):

equation_list = re.findall(r"[\d\.]+|\(|\+|\-|\*|\/|\)+", equation)

return equation_list

equation = "(5.4+3.6/3)*1.0"

print(equation_to_list(equation))

# ['(', '5.4', '+', '3.6', '/', '3', ')', '*', '1.0']

2.3完整代码

import re

import sys

def conversionFormula(formula):

format_list = re.findall('[\w\.]+|\(|\+|\-|\*|\/|\^|\)', formula)

switch = 0

switch2 = 0

count = 0

for i in format_list:

if i == '(' or i == ')': # 进行括号符号的判断

switch2 += 1

for i in format_list:

if i == '+' or i == '-' or i == '*' or i == '/' or i == '^': # 进行加减乘除乘方符号的判断

switch = 1

break

if switch != 1:

print('INPUT ERROR')

return 'ERROR'

for i in format_list: # 进行一些错误的判断

if i == '+' or i == '-' or i == '*' or i == '/':

if format_list[count - 1] == '+' or format_list[count - 1] == '-' or \

format_list[count - 1] == '*' or format_list[count - 1] == '/' or \

format_list[count + 1] == '+' or format_list[count + 1] == '-' or \

format_list[count + 1] == '*' or format_list[count + 1] == '/':

print('FORMAT ERROR')

return 'ERROR'

elif i == '/' and format_list[count + 1] == '0':

print('VALUE ERROR')

return 'ERROR'

elif i.isalpha():

print('INPUT ERROR')

return 'ERROR'

count += 1

if switch2 % 2 != 0:

print('FORMAT ERROR')

return 'ERROR'

return format_list

def remove_bracket(formula):

leftBracket = 0

count = 0 # 用遍历列表进行计数

for i in formula:

if i == '(': # 记录最内侧左括号的位置

leftBracket = count

elif i == ')':

smallestFomula = formula[leftBracket + 1:count] # 提取最内层括号里式子

smallestFomulaAnswer = calculator(smallestFomula) # 调用calculator方法进行计算

if smallestFomulaAnswer < 0: # 更新式子，对去括号后的+-，--情况进行分析

if formula[leftBracket - 1] == '-':

formula[leftBracket - 1] = '+'

temp = formula[:leftBracket]

temp.append(str(abs(smallestFomulaAnswer)))

formula = temp + formula[count + 1:]

elif formula[leftBracket - 1] == '+':

formula[leftBracket - 1] = '-'

temp = formula[:leftBracket]

temp.append(str(abs(smallestFomulaAnswer)))

formula = temp + formula[count + 1:]

else:

temp = formula[:leftBracket]

temp.append(str(smallestFomulaAnswer))

formula = temp + formula[count + 1:]

else:

temp = formula[:leftBracket]

temp.append(str(smallestFomulaAnswer))

formula = temp + formula[count + 1:]

return remove_bracket(formula) # 递归，进行新式子的去括号分析

count += 1

return formula # 返回无括号的最终式子

def calculator(formula):

count = 0

for i in formula: # 先处理乘方、乘除

if i == '^':

formula[count - 1] = str(float(formula[count - 1]) ** float(formula[count + 1]))

del (formula[count])

del (formula[count])

return calculator(formula)

elif i == '*':

formula[count - 1] = str(float(formula[count - 1]) * float(formula[count + 1]))

del (formula[count])

del (formula[count])

return calculator(formula)

elif i == '/':

formula[count - 1] = str(float(formula[count - 1]) / float(formula[count + 1]))

del (formula[count])

del (formula[count])

return calculator(formula)

count += 1

count = 0

if formula[0] == '-': # 处理第一个字符是’-’的情况

formula[1] = formula[0] + formula[1]

del (formula[0])

for i in formula: # 处理加减

if i == '+':

formula[count - 1] = str(float(formula[count - 1]) + float(formula[count + 1]))

del (formula[count])

del (formula[count])

return calculator(formula)

elif i == '-':

formula[count - 1] = str(float(formula[count - 1]) - float(formula[count + 1]))

del (formula[count])

del (formula[count])

return calculator(formula)

count += 1

return float(formula[0]) # 返回float型的运算结果

if __name__ == '__main__':

formula = "".join(sys.argv[1:])

formula = conversionFormula(formula)

if formula != 'ERROR': # 错误判断

formula = remove_bracket(formula)

answer = calculator(formula)

if float(answer).is_integer() == True:

answer = int(answer)

else:

answer = format(answer, '.10f') # 空格补0，不足位数不补0

answer = float(str(answer).rstrip('0'))

print(answer)

else:

a = 1