Python学习之正则表达式实现计算器算法详解

Posted 2020-11-02

正则表达式是python开发中最常用的内容之一，本文和大家分享的是python开发中使用正则表达式实现计算器算法相关内容，一起来看看吧，希望对大家学习python有所帮助。
（1）不使用eval()等系统自带的计算方法
（2）实现四则混合运算、括号优先级解析
思路：
1、字符串预处理，将所有空格去除
2、判断是否存在括号运算，若存在进行第3步，若不存在则直接进入第4步
3、利用正则表达式获取最底层括号内的四则运算表达式
4、将四则运算表达式进行预处理：表达式开头有负数时，在表达式前加上一个0
5、利用re.split()、re.findall()方法，通过加减符号，对四则运算进行拆分为乘除运算式和数字，并保留对应的位置下标。
6、利用re.split()、re.findall()方法，通过乘除符号，将乘除式拆分为乘除符号与数字，然后进行计算，并返回数值。
7、通过re.split()、re.findall()保留的下标位置，将表达式还原。
8、完成所有乘除运算之后，返回进行加减运算。
9、完成加减运算后，返回表达式进行替代。
10、通过递归函数，完成所有括号运算后。最后再完成一次四则运算即可完成所有运算。
注：在过程中，负数的处理存在三个要点：当负数出现在表达式开头、负数前面存在减法、乘除式中存在负数且不在表达式开头。
（1）当负数出现在表达式开头：在前面加上一个0
（2）负数前面存在减法：每次完成一次运算后需要进行一次符号检查替换
（3）乘除式中存在负数且不在表达式开头：将负号移到表达式最开头
#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-# Authorang
import re
def update_formula(calc_list,calc_operator_list):
# 通过拆分后的表达式列表与符号列表重新组合
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):
#处理负数在括号内表达式开头的情形
calc_list = re.split("[+-]",formula)    #通过+-符号将各个乘除运算分隔出来
calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
for index,item in enumerate(calc_list):
if index == 0 and item == ’’:    # 处理负号在开头的问题
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):
# 双加减符号处理
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):
# 处理乘除运算中负数的计算问题（分前后位置两种情况）
# 1.负数在后
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()
# 注意匹配的必要项与非必要项，如："[0-9]+[.][0-9]+[*|/][-][0-9]+[.][0-9]+"误把非必要项当做必要项。
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.负数在前
formula = deal_unusual_issue(formula)
return formula
def multiply_divide(formula):
# print("[%s]"%formula,formula)
# 乘除计算
calc_list = re.split("[*/]", formula)
operator_list = re.findall("[*/]", formula)  # 将乘号除号通过列表方式分隔出来
# 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] == ’*’:  # 通过sub_operator_list中的index判断到底是加法还是减法，
res *= float(i)
elif operator_list[index2 - 1] == ’/’:
res /= float(i)
return res
def add_abstract(formula):
# 加减计算
# 1.开头位置负数处理
formula = negative_start_issue(formula)
# 2.双加减符号处理
formula = deal_unusual_issue(formula)
# 3.加减逻辑运算
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
"""
四则混合运算主函数
"""def elementary_arithmetic(formula):
# 负数处理
formula = negative_start_issue(formula)
formula = deal_negative_issue(formula)
# 乘除运算
calc_list = re.split("[+-]",formula)    # 通过+-符号将各个乘除运算分隔出来
calc_operator_list = re.findall("[+-]",formula)
for index1, item in enumerate(calc_list):
calc_list[index1] = str(multiply_divide(item))  #数据类型的强制转换！！！
formula = update_formula(calc_list,calc_operator_list)
# 加减运算
formula = add_abstract(formula)
return formula
"""
括号运算
"""
def calculator(formula):
#数据预处理
formula = formula.replace(" ","")
m = re.search("\([^()]*\)",formula)
# 判断是否需要进行括号运算
if m:
# 括号运算
# 提取最小括号运算式，计算结果，并返回。
subformula = m.group().strip("()")  # 把找出来的括号剥离
print("subformula:",subformula,type(subformula))
subres = elementary_arithmetic(subformula)  # 调用四则混合运算主函数
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)
# 除去所有括号后可能出现：1-2*-312.8
formula = elementary_arithmetic(formula)
return formula
else:
return elementary_arithmetic(formula)
# 以下为测试代码：
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))


来源：网络