Python學(xué)習(xí)之正則表達(dá)式實(shí)現(xiàn)計(jì)算器算法詳解

正則表達(dá)式是python開(kāi)發(fā)中最常用的內(nèi)容之一，本文和大家分享的是python開(kāi)發(fā)中使用正則表達(dá)式實(shí)現(xiàn)計(jì)算器算法相關(guān)內(nèi)容，一起來(lái)看看吧，希望對(duì)大家 學(xué)習(xí)python 有所幫助。
　?。?）不使用eval()等系統(tǒng)自帶的計(jì)算方法
　　（2）實(shí)現(xiàn)四則混合運(yùn)算、括號(hào)優(yōu)先級(jí)解析
　　思路：
　　1、字符串預(yù)處理，將所有空格去除
　　2、判斷是否存在括號(hào)運(yùn)算，若存在進(jìn)行第3步，若不存在則直接進(jìn)入第4步
　　3、利用正則表達(dá)式獲取最底層括號(hào)內(nèi)的四則運(yùn)算表達(dá)式
　　4、將四則運(yùn)算表達(dá)式進(jìn)行預(yù)處理：表達(dá)式開(kāi)頭有負(fù)數(shù)時(shí)，在表達(dá)式前加上一個(gè)0
　　5、利用re.split()、re.findall()方法，通過(guò)加減符號(hào)，對(duì)四則運(yùn)算進(jìn)行拆分為乘除運(yùn)算式和數(shù)字，并保留對(duì)應(yīng)的位置下標(biāo)。
　　6、利用re.split()、re.findall()方法，通過(guò)乘除符號(hào)，將乘除式拆分為乘除符號(hào)與數(shù)字，然后進(jìn)行計(jì)算，并返回?cái)?shù)值。
　　7、通過(guò)re.split()、re.findall()保留的下標(biāo)位置，將表達(dá)式還原。
　　8、完成所有乘除運(yùn)算之后，返回進(jìn)行加減運(yùn)算。
　　9、完成加減運(yùn)算后，返回表達(dá)式進(jìn)行替代。
　　10、通過(guò)遞歸函數(shù)，完成所有括號(hào)運(yùn)算后。最后再完成一次四則運(yùn)算即可完成所有運(yùn)算。
　　注：在過(guò)程中，負(fù)數(shù)的處理存在三個(gè)要點(diǎn)：當(dāng)負(fù)數(shù)出現(xiàn)在表達(dá)式開(kāi)頭、負(fù)數(shù)前面存在減法、乘除式中存在負(fù)數(shù)且不在表達(dá)式開(kāi)頭。
　　（1）當(dāng)負(fù)數(shù)出現(xiàn)在表達(dá)式開(kāi)頭：在前面加上一個(gè)0
　?。?）負(fù)數(shù)前面存在減法：每次完成一次運(yùn)算后需要進(jìn)行一次符號(hào)檢查替換
　?。?）乘除式中存在負(fù)數(shù)且不在表達(dá)式開(kāi)頭：將負(fù)號(hào)移到表達(dá)式最開(kāi)頭
　　#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-# Author ang
　　import re
　　def update_formula(calc_list,calc_operator_list):
　　# 通過(guò)拆分后的表達(dá)式列表與符號(hào)列表重新組合
　　for index,item in enumerate(calc_list):
　　if index == 0:
　　formula = item
　　elif index != 0:
　　formula += calc_operator_list[index-1] + item
　　return formula
　　def negative_start_issue(formula):
　　#處理負(fù)數(shù)在括號(hào)內(nèi)表達(dá)式開(kāi)頭的情形
　　calc_list = re.split("[+-]",formula)    #通過(guò)+-符號(hào)將各個(gè)乘除運(yùn)算分隔出來(lái)
　　calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
　　for index,item in enumerate(calc_list):
　　if index == 0 and item == '':    # 處理負(fù)號(hào)在開(kāi)頭的問(wèn)題
　　calc_list[index] = '0'
　　else:
　　calc_list[index] = item.strip()
　　formula = update_formula(calc_list,calc_operator_list)
　　return formula
　　def deal_unusual_issue(formula):
　　# 雙加減符號(hào)處理
　　formula = formula.replace(" ","") #去掉空格
　　formula = formula.replace("++","+")
　　formula = formula.replace("+-", "-")
　　formula = formula.replace("-+", "-")
　　formula = formula.replace("--", "+")
　　return formula
　　def deal_negative_issue(formula):
　　# 處理乘除運(yùn)算中負(fù)數(shù)的計(jì)算問(wèn)題（分前后位置兩種情況）
　　# 1.負(fù)數(shù)在后
　　m = re.search("[0-9]+[.]*[0-9]*[*|/][-][0-9]+[.]*[0-9]*",formula)
　　#  minus_pre = re.search("[0-9]+[.]*[0-9]*[*|/][-][0-9]+[.]*[0-9]*",formula).group()
　　# 注意匹配的必要項(xiàng)與非必要項(xiàng)，如："[0-9]+[.][0-9]+[*|/][-][0-9]+[.][0-9]+"誤把非必要項(xiàng)當(dāng)做必要項(xiàng)。
　　if m:
　　minus_pre = m.group()
　　minus_pro = "-"+minus_pre.replace("-","")
　　formula = formula.replace(minus_pre,minus_pro)
　　if "*-" in formula or "/-" in formula:
　　return deal_negative_issue(formula)
　　# 2.負(fù)數(shù)在前
　　formula = deal_unusual_issue(formula)
　　return formula
　　def multiply_divide(formula):
　　# print("[%s]"%formula,formula)
　　# 乘除計(jì)算
　　calc_list = re.split("[*/]", formula)
　　operator_list = re.findall("[*/]", formula)  # 將乘號(hào)除號(hào)通過(guò)列表方式分隔出來(lái)
　　# print("sub_calc_list:", sub_calc_list)
　　# print("sub_operator_list:", sub_operator_list)
　　res = 0
　　for index2, i in enumerate(calc_list):
　　if index2 == 0:
　　res = float(i)
　　else:
　　if operator_list[index2 - 1] == '*':  # 通過(guò)sub_operator_list中的index判斷到底是加法還是減法，
　　res *= float(i)
　　elif operator_list[index2 - 1] == '/':
　　res /= float(i)
　　return res
　　def add_abstract(formula):
　　# 加減計(jì)算
　　# 1.開(kāi)頭位置負(fù)數(shù)處理
　　formula = negative_start_issue(formula)
　　# 2.雙加減符號(hào)處理
　　formula = deal_unusual_issue(formula)
　　# 3.加減邏輯運(yùn)算
　　calc_list = re.split("[+-]", formula)
　　operator_list = re.findall("[+-]", formula)
　　res = 0
　　for index, i in enumerate(calc_list):
　　if index == 0:
　　res = float(i)
　　else:
　　if operator_list[index-1] == '+':
　　res += float(i)
　　elif operator_list[index-1] == '-':
　　res -= float(i)
　　return res
　　"""
　　四則混合運(yùn)算主函數(shù)
　　"""def elementary_arithmetic(formula):
　　# 負(fù)數(shù)處理
　　formula = negative_start_issue(formula)
　　formula = deal_negative_issue(formula)
　　# 乘除運(yùn)算
　　calc_list = re.split("[+-]",formula)    # 通過(guò)+-符號(hào)將各個(gè)乘除運(yùn)算分隔出來(lái)
　　calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
　　for index1, item in enumerate(calc_list):
　　calc_list[index1] = str(multiply_divide(item))  #數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換！?。?/span>
　　formula = update_formula(calc_list,calc_operator_list)
　　# 加減運(yùn)算
　　formula = add_abstract(formula)
　　return formula
　　"""
　　括號(hào)運(yùn)算
　　"""
　　def calculator(formula):
　　#數(shù)據(jù)預(yù)處理
　　formula = formula.replace(" ","")
　　m = re.search("\([^()]*\)",formula)
　　# 判斷是否需要進(jìn)行括號(hào)運(yùn)算
　　if m:
　　# 括號(hào)運(yùn)算
　　# 提取最小括號(hào)運(yùn)算式，計(jì)算結(jié)果，并返回。
　　subformula = m.group().strip("()")  # 把找出來(lái)的括號(hào)剝離
　　print("subformula:",subformula,type(subformula))
　　subres = elementary_arithmetic(subformula)  # 調(diào)用四則混合運(yùn)算主函數(shù)
　　print("subres:",subres)
　　formula = formula.replace(m.group(), str(subres))
　　print("updated formula:",formula)
　　if "(" in formula:
　　return calculator(formula)
　　else:
　　print("formula result:",formula)
　　# 除去所有括號(hào)后可能出現(xiàn)：1-2*-312.8
　　formula = elementary_arithmetic(formula)
　　return formula
　　else:
　　return elementary_arithmetic(formula)
　　# 以下為測(cè)試代碼：
　　formula = "1 - 2 * ( (60-30 +(-40/5) * (9-2*5/3 + 7 /3*9/4*28 +10 * 56/14 )) - (-4*3)/ (16-3*2) )"
　　print("%s = "%formula,calculator(formula))


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