python作业：模拟计算器

要求：

实现加减乘除及拓号优先级解析

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(不能调用eval等类似功能偷懒实现)，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

流程图：

readme：

首先，根据计算符号的优先级考虑，带有括号的优先级最高，需要优先计算括号内的式子，计算完括号内的式子之后，破除括号，再进行加减乘除的运算。在四则运算中，加减运算是一个优先级的，乘除运算是一个优先级的，那么我们就可以先行计算乘除，将整个式子中的乘除全部计算完成以后，再次进行加减的计算，最终可以得到运算的结果。

针对于本程序，需要注意的有以下几点：

1、 可进行复杂运算处理，如

a)      1-2*((60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))

效果如下图所示：

其中该运算最终值是通过函数进行计算得到的值

正确答案的值为通过eval（）直接计算得到的值

2、 若需要退出系统，则可以直接输入q退出。

 

3、请保证值是在输入法为英文状态下输入的，若运算式中存在中文字符，则会出现计算失败的情况。如下图所示：

 

最后两个字符为中文状态下输入的，不管是运算最终值还是正确答案，都无法进行此类数值的计算。

4、 已知问题

系统暂不支持计算指数函数，若进行计算，则最终返回值和正确答案的值都不正确。

如下图所示：

 PS.初入python，难免会有遗漏之处，若有不妥之处，望多指教。

代码：

# -*- coding:utf-8 -*-

import re


#此处是用来计算乘法和除法的
#乘法和除法优先级相同，先计算谁都可以，因此不会强制先计算谁
def chengchu(chengchu_filter2):
    error_tag=""
    # if "/" in chengchu_filter2 or "*" in chengchu_filter2:
    #首先从传入值中提取第一组带有乘法或者除法的小组式子
    try:
        rep = re.search('\d+\.*\d*[\*\/]+[\+\-]?\d+\.*\d*', chengchu_filter2).group()
    #\d+\.*\d*[\*\/]+[\+\-]?\d+\.*\d*
    #\d+代表了匹配数字0-9 +号是表示连续数字按照一个来进行处理，代表了一个或者是多个的情况
    #\.*代表了小数点,代表了可以出现0次或者多次
    #\d*代表了小数点以后的数字可以出现0次或者多次
    #[\*\/]代表了 乘号* 除号/出现一个即可
    #[\+\-]？代表了+号 -号 出现一个即可，这里的+ - 代表的是正负
    #\d+\.*\d*代表了后面又有一个带小数的数值
    except:
        error_tag="无法计算"
        return error_tag
    if "/" in rep:#如果存在/，则开始进行除法运算
        n1,n2=rep.split("/")
        chengchu_filter3=float(n1)/float(n2)
    elif "*" in rep:#如果存在*，则开始乘法运算
        n1,n2=rep.split("*")
        chengchu_filter3=float(n1)*float(n2)
    #计算完成以后，将此小组式子带回原有的大式子中，然后将此值返回。
    chengchu_filter4=chengchu_filter2.replace(rep,str(chengchu_filter3))
    return chengchu_filter4

def jiajian(chengchu_filter4):
    #此处的tag是用来证明传入的值仅剩下一个数了，无法再次进行运算。
    #此种情况最多的是为了应对带有负号的数值
    jiajian_tag=False
    #式子在经过简化或者运算，可能会出现以下几种情况，为了更好的计算，在此将这几种情况进行了合并。
    if "++" in chengchu_filter4:
        chengchu_filter_new=chengchu_filter4.replace("++","+")
    elif "+-" in chengchu_filter4:
        chengchu_filter_new=chengchu_filter4.replace("+-","-")
    elif "-+" in chengchu_filter4:
        chengchu_filter_new=chengchu_filter4.replace("-+","-")
    elif "--" in chengchu_filter4:
        chengchu_filter_new=chengchu_filter4.replace("--","+")
    else:#如果式子中没有分析出来对应的符号，那么就直接将原值带入下一步的计算中
        chengchu_filter_new=chengchu_filter4
    if "+" in chengchu_filter_new or "-" in chengchu_filter_new:
        try:
            #此处存在两个try except组，首先说最里面的一组，这一组是为了处理一种情况，就是-3+2这种，如果不进行此类情况的特殊处理，那么
            #就会造成这样的情况，系统首先进行3+2的计算，然后再进行- 的计算，这样就造成了这个式子的结果为-5，在此处需要顾及数字前面的符号
            #那么使用\A\W来进行单独抓取负数的负号，就可以避免出现这个问题。
            #\A是说从字符串的开头进行匹配， \W是说不匹配0-9a-zA-Z等数字，这样的话就只能匹配到+-*/等符号。数字前面也一般都是-号。
            #外面的这一组，是为了处理来的数完全不需要进行正则匹配处理，一旦进行匹配，就会出现问题，那这时候就说明了这个数已经成了—3这样情况的了
            #那么为了下一步的计算，直接在函数末尾进行赋值处理，同时将代表仅剩一个数的tag点亮，完成运算。
            try:
                rep2=re.search('\A\W',chengchu_filter_new).group()+re.search('\d+\.*\d*[\+\-]{1}\d+\.*\d*',chengchu_filter_new).group()
            except:
                rep2=re.search('\d+\.*\d*[\+\-]{1}\d+\.*\d*',chengchu_filter_new).group()
            if "+" in rep2:
                n3,n4=rep2.split("+")
                jiajian5=float(n3)+float(n4)
            elif "-"in rep2:
                try:
                    n3,n4=rep2.split("-")
                    jiajian5=float(n3)-float(n4)
                except:
                    jiajian6=chengchu_filter_new
                    jiajian_tag=True
                    return jiajian6,jiajian_tag
            #将计算好的式子替换到原有式子的相同位置，完成本次的运算。
            jiajian6=chengchu_filter_new.replace(rep2,str(jiajian5))
        except:
            jiajian6=chengchu_filter_new
            jiajian_tag=True
    else:#这种情况就是代表了进来的数值直接不需要进行计算。
        jiajian6=chengchu_filter_new
        jiajian_tag=True
    return jiajian6,jiajian_tag




def jisuan(cal):
    cal2=cal
        #'\(([^()]+)\)'
        #这个式子仅需解释[^()]这部分即可。^()代表了除了（）以外的其他数值，也就是说里面不可以出现括号，其他数值都可以，连起来的
        #其他数值也可以加在里面。
    cal_filter=re.findall(r'\(([^()]+)\)',cal)#此处是将所有的括号式子都已取出，因此下方需要使用循环来进行处理。
    if len(cal_filter)!=0:
        for i in range(0,len(cal_filter)):
            if "/" in cal_filter[i] or "*" in cal_filter[i]:#存在* /进行乘除运算
                cal_filter3=chengchu(cal_filter[i])
                if cal_filter3=="无法计算":#若式子进入乘除运算以后出现错误，会返回'无法计算'的值，直接将此值赋予给最终的值
                    return cal2
                cal2=cal2.replace(cal_filter[i],cal_filter3)#计算完成以后，将计算过的数字赋回原值的相同位置
            else:#否则进行+-运算
                cal_filter3,jiajian_tag=jiajian(cal_filter[i])
                if jiajian_tag==True:
                    cal_filter[i]="("+cal_filter[i]+")"
                cal2=cal2.replace(cal_filter[i],cal_filter3)
    elif len(cal_filter)==0:#此种情况是式子无法再进行分割，比如其中一种情况是式子中没有括号了。
        if "/" in cal2 or "*" in cal2:
            cal_filter3=chengchu(cal2)
            cal2=cal2.replace(cal2,cal_filter3)
        else:
            cal_filter3,jiajian_tag=jiajian(cal2)
            if jiajian_tag==True:
                cal2="("+cal2+")"
            cal2=cal2.replace(cal2,cal_filter3)
            if "+" not in cal2 or "-" not in cal2 or "*" not in cal2 or "/" not in cal2:#此种情况是最终值了，形式为 2017
                if "(" in cal2 or ")" in cal2:#这种情况则是（2017）
                    cal2=cal2.strip("()")
                return cal2
    return jisuan(cal2)


print("欢迎进入计算器".center(50,"-"))
while True:
# cal="1-2*((60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))"
    cal=input("请输入计算公式：")
    if cal =="q":
        print("欢迎使用，再见！".center(50,"-"))
        exit()
    else:
        cal2=jisuan(cal)
        print("该运算最终值为：%s"%cal2)
        try:
            print("正确答案：%s"%eval(cal))
        except:
            print("正确答案：无法计算")