day4 计算器
作业：计算器开发
（1）实现加减乘除及拓号优先级解析；
（2）用户输入 1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )等类似公式后，必须自己解析里面的(),+,-,*,/符号和公式，运算后得出结果，结果必须与真实的计算器所得出的结果一致。
代码如下：
1 import re
2
3 formula = '1 - 2 * ( (60-30 +(-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 ) * (-40/5)) - (-4*3)/ (16-3*2) )'
4 #formula = "(1++1)"
5 def modify(formula_deep):
6 '''程序修饰函数，去除空格和括号'''
7 '''去除运算中出现的+- -- ++ -+ 等情形'''
8 formula_deep = re.sub("[() ]","",formula_deep) #替换空格和空号
9 formula_deep = re.sub("\+-","-",formula_deep) #替换+-为-
10 formula_deep = re.sub("--",'+',formula_deep) #替换--为+
11 formula_deep = re.sub("-\+",'-',formula_deep)
12 formula_deep = re.sub("\++","+",formula_deep)
13 return formula_deep
14
15 def multiply_divide(formula_deep):
16 '''计算乘除'''
17 '''由于乘除是首先计算的，我们的思路是，首先计算乘除，然后把计算的结果替换进去，就可以得到只剩加减的情形'''
18 calc_sign = re.findall("[+-]",formula_deep) #提取字符串中所有的加减号
19 calc_list = re.split("[+-]",formula_deep) #以加减号进行分割，得到乘除
20 '''由于我们得到的calc_list:['', '9', '2*5/', '3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14'],里面由于-号引起的麻烦，-9被分割了，2*5/等'''
21 if calc_list[0] == '':
22 '''处理列表开头“”空的情况，说明这里是负数，被我们分割掉了要重新进行合并'''
23 calc_list[1] = calc_sign[0] + calc_list[1]
24 del calc_sign[0]
25 del calc_list[0]
26 for num,line in enumerate(calc_list):
27 '''处理2*5/的情形，说明这种后面除的是一个负数，因为只有负数才会出现这种情况2*5/-3被分割了，需要合并'''
28 if line.endswith("/") or line.endswith("*"):
29 '''如果结尾包括乘除号，说明是负数被拆分了'''
30 calc_list[num+1] = calc_list[num] + calc_sign[num] + calc_list[num+1]
31 del calc_sign[num]
32 del calc_list[num]
33 '''下面进行乘除的正式运算，上面都是进行格式转换'''
34 for index,string in enumerate(calc_list):
35 '''首先提取编号，便于后面替换运算出来的值'''
36 if "/" in string or "*" in string:
37 mul_div_sign = re.findall("[/*]",string)
38 mul_div_list = re.split("[/*]",string)
39 calc_value = None
40 for e_index,e in enumerate(mul_div_list):
41 if calc_value:
42 if mul_div_sign[e_index-1] == "/":
43 calc_value /= float(e)
44 elif mul_div_sign[e_index-1] == "*":
45 calc_value *= float(e)
46 else:
47 calc_value = float(e)
48 calc_list[index] = calc_value
49 else:
50 pass
51 '''计算值'''
52 value = None
53 for k,v in enumerate(calc_list):
54 '''计算加减的情况'''
55 if value:
56 if calc_sign[k-1] == "-":
57 value -= float(v)
58 elif calc_sign[k-1] == '+':
59 value += float(v)
60 else:
61 value = float(v)
62 return value
63
64
65 def main(formula):
66 '''程序主入口，生成带括号的情况'''
67 while True:
68 formula_deep = re.search("\(.[^()]+\)",formula)
69 if formula_deep:
70 formula_deep = formula_deep.group()
71 formula_list = modify(formula_deep)
72 '''得到修整好要计算的字符串，现在开始进行计算-9-2*5/-3+7/3*99/4*2998+10*568/14'''
73 calc_value = multiply_divide(formula_list)
74 formula = formula.replace(formula_deep,str(calc_value))
75 else:
76 '''处理不带括号的情形'''
77 formula = modify(formula)
78 calc_last_value = multiply_divide(formula)
79 print("formula:",calc_last_value)
80 exit()
81
82 if __name__=="__main__":
83 main(formula) 程序运行过程：
大致思路：我们知道，要计算上面字符串的格式，可以使用eval()函数，但是这里我们要自己编写一个计算器；我们知道，数学运算的优先级是括号的优先级最高，先运算括号内的东西，因此我们的思路是匹配出内存的括号，然后进行运算，当把内存括号中的内容匹配出来之后，我们计算，然后用计算出来的值替换字符串中原来位置的值，一直替换到字符串中没有括号位置，这个时候我们就按照正常的运算顺序来进行计算。
1、正则匹配，先找到内存括号；代码如下：
formula = '1 - 2 * ( (60-30 +(-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 ) * (-40/5)) - (-4*3)/ (16-3*2) )' formula_deep = re.search("\(.[^()]+\)",formula) print(formula_deep.group())
运行结果如下：
(-9-2*5/-3 + 7 /3*99/4*2998 +10 * 568/14 )
上面我们观察提取出来内存的字符串，可以看出，有很多地方需要修饰一下，字符串中有很多空，这会影响我们计算，还有在计算的过程中我们不需要括号，因此也要去掉括号。
2、去除空格和括号；
formula_deep = re.sub("[() ]","",formula_deep)
运行如下：
-9-2*5/-3+7/3*99/4*2998+10*568/14 3、得到上述字符串之后，我们在逐层运算的时候，可以会出现+-，-+，++，--等情况，这个时候也要进行处理，由于现在是第一层，看不出来问题，当运算之后，如果内存得到的是负数，那么前面括号外面是+或-的话就变成+-，--等情况，这个时候也是不行的，也要进行处理；
formula_deep = re.sub("\+-",'-',formula_deep) formula_deep = re.sub("-+",'-',formula_deep) formula_deep = re.sub("\++","+",formula_deep) formula_deep = re.sub("--",'+',formula_deep) 运行如下：
-9-2*5/-3+7/3*99/4*2998+10*568/14
4、当上面处理完成之后，就正式开始计算，我们知道，计算首先要计算乘除，因为乘除的优先级最高，因为要先找到乘除，计算完成之后再计算加减；
calc_sign = re.findall("[+-]",formula_deep) calc_list = re.split("[+-]",formula_deep) print(calc_list) print(calc_sign)
运行如下：
['', '9', '2*5/', '3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14'] ['-', '-', '-', '+', '+']
我们得到了计算的列表，和运算符号，['', '9', '2*5/', '3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14']里面也是有问题的，首先，列表的第一个元素是""空的情形，说明前面是-号才会有这种情况出现，这样的情况是要合并的，还有2*5/，这种说明后面跟着的也是负数，也要先进行处理才能进行预案算，为什么会出现这种情况呢？这是由于在运算的过程中，我们是以"+"或"-"来分割字符串的，这样就会造成如果是一个负数，就会被分割掉，在开头的时候，前面会被分割一个空，这样就会造成我们运算出错，因为要进行修改。
5、对上面运算进行修正：
if calc_list[0] == "": calc_list[1] = calc_sign[0] + calc_list[1] del calc_list[0] del calc_sign[0] print("calc_list:",calc_list) print("calc_sign:",calc_sign) for index,e in enumerate(calc_list): if e.endswith("/") or e.endswith("*"): '''说明后面跟着的是负数，要进行修正''' calc_list[index+1] = calc_list[index] + calc_sign[index] + calc_list[index+1] del calc_list[index] del calc_sign[index] print("calc_list:",calc_list) print("calc_sign:",calc_sign)
运行如下：
calc_list: ['-9', '2*5/', '3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14'] calc_sign: ['-', '-', '+', '+'] calc_list: ['-9', '2*5/-3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14'] calc_sign: ['-', '+', '+']
从上面可以看出，我们分两笔进行了修正，第一次去除了开头的""空元素问题；第二次提出了乘除后面跟着负数的情况；
6、这个时候，我们就要进行计算了，我们首先遍历calc_list: ['-9', '2*5/-3', '7/3*99/4*2998', '10*568/14']中的元素，因为我们要先进行乘除，因此找到包含"/"或"*"的字符串，进行求值，然后进行替换，就可以得到没有乘除的字符串，只包含加减情况：
for num,value in enumerate(calc_list):
if "/" in value or "*" in value:
"""说明包含乘除，首先进行计算"""
mul_div_sign = re.findall("[/*]",value)
mul_div_list = re.split("[*/]",value)
print(mul_div_sign)
print(mul_div_list) 运算结果如下：
['*', '/'] ['2', '5', '-3'] ['/', '*', '/', '*'] ['7', '3', '99', '4', '2998'] ['*', '/'] ['10', '568', '14']
我们得到了运算符和里面的数字，现在只要判断乘除号，然后就可以利用前面一个乘以后面一个进行计算了。如下：
7、乘除计算：
1 for num,value in enumerate(calc_list):
2 if "/" in value or "*" in value:
3 """说明包含乘除，首先进行计算"""
4 mul_div_sign = re.findall("[/*]",value)
5 mul_div_list = re.split("[*/]",value)
6 '''接下来，我们计算乘除的情况，首先我们要遍历乘除，因为要进行元素递乘'''
7 res = None
8 for e_index,e_value in enumerate(mul_div_list):
9 if res:
10 if mul_div_sign[e_index-1] == "/":
11 res /= float(e_value)
12 elif mul_div_sign[e_index-1] == "*":
13 res *= float(e_value)
14 else:
15 res = float(e_value) #如果不存在，就生成一个新的，但是我们定义的是不存在的情况，因此肯定是先生成一个数，然后在进行计算
16 calc_list[num] = res
17 else:
18 pass
19
20 print(calc_list)
21 print(calc_sign) 运行结果如下：
['-9', -3.3333333333333335, 173134.50000000003, 405.7142857142857] ['-', '+', '+']
上述代码，我们进行了乘除的运算，让运算里面不在存在乘除，只需要进行加减运算即可。
可以看见，我们运算之后，只剩下了加减，这样，我们就可以利用列表的元素和符号进行加减运算。
8、加减运算：
1 '''进行加减运算'''
2 result = None
3 for k_index,k_value in enumerate(calc_list):
4 if result:
5 if calc_sign[k_index-1] == "+":
6 result += float(k_value)
7 elif calc_sign[k_index-1] == '-':
8 result -= float(k_value)
9 else:
10 result = float(k_value)
11 print("result:",result) 运行如下：
result: 173534.54761904766
9、上面，我们得到了运算的结果，然后只需要替换内存括号的内容即可，这样一层一层替换，最终只会剩下没有括号的运算，这个时候，我们在这行这个函数，就能得到最终的结果。
知识点：
（1）：
result = Nonefor k_index,k_value in enumerate(calc_list): if result: if calc_sign[k_index-1] == "+": result += float(k_value) elif calc_sign[k_index-1] == '-': result -= float(k_value) else: result = float(k_value)
上述代码中，体现了一个思想，由于我们想实现的是前一个数字加上后一个数字，但是没有直接的方法，这个时候，我们就可以先定义一个空值，然后对这个值进行判断，其实判断的目的就是为了给这个变量赋值，赋值就是列表的第一个元素，这样我们就能实现列表中元素每次循环都进行叠加或叠减。这个思想很好。当不存在，想让它存在的时候，就先定义一个空值进行判断，判断之后在进行赋值。赋值之后，相当于result等于元素的第一个值，并且元素下一次循环也是从第二个值开始，列表的长度索引也没有超标。
2、正则表达式的利用，re(regular的缩写)：
^表示非，"\"表示转义，就是让表示字符本身的含义，+代表一个或多个
"\(.[^()]+\)"代表匹配括号，括号中间是包含任意多个不是()的元素，也就是匹配最内层的括号。
3、字符串的replace()方法，就把字符串进行查找替换，str.replace(old,new)，正则中字符串findall()查找元素中所有的正则表达式的值，放在一个列表中；re.split()字符串的分割，按照某个正则字符串进行分割。