正则表达式练习-计算器实现

代码实现功能:

运行代码,输入合法算术表达式,返回计算结果(在python终端中,能够算出结果的算术表达式,都支持)

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计算流程:
1.将括号表达式(内部不包含括号)匹配出来
2.计算括号表达式的值,用计算值替换原括号表达式
    计算处理流程:
    1)从左至右匹配,匹配出乘法或除法表达式,计算出值,塞回去替换匹配的内容
    2)乘除法运算都已处理完,对剩下表达式从左至右匹配
    3)匹配一个加法或减法运算式,计算出值,塞回去,替换匹配的表达式
    4)直到没有匹配运算式,停止,本轮括号表达式计算替换值流程完成
3.再次进行括号表达式(内部不包含括号)匹配
4.重复2
5.直到匹配不出括号表达式,直接对剩余运算式进行乘除加减处理
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import re

p1 = re.compile(r'+s*?-|-s*?+')  # 匹配'+-或-+' 匹配-+是为了处理用户输入原始表达式中有-+的情况
p2 = re.compile(r'-s*?-')  # 匹配'--'


def process_multi_divis(s):
    pattern = re.compile(r'-?d+(?:.?d+)?s*?[*/]{1}s*?-?s*?d+(?:.?d+)?')  # 匹配 *,/,*-,/- 四种情况
    while 1:
        result_process_p1 = re.sub(p1, '-', s)
        s = re.sub(p2, '+', result_process_p1)
        r = re.search(pattern, s)
        if r:
            r = r.group()
            if '*' in r:
                a, b = r.split('*')
                result = float(a.strip()) * float(b.strip().replace(' ', ''))  # 5 *- 6这种表达式,去除负号与数字之间空格
            elif '/' in r:
                a, b = r.split('/')
                result = float(a.strip()) / float(b.strip().replace(' ', ''))
            s = s.replace(r, str(result))
        else:
            return s


def process_plus_reduce(s):
    pattern = re.compile(r'-?d+(?:.?d+)?s*?[+-]{1}s*?d+(?:.?d+)?')
    while 1:
        result_process_p1 = re.sub(p1, '-', s)
        s = re.sub(p2, '+', result_process_p1)
        r = re.search(pattern, s)
        if r:
            r = r.group()
            if '+' in r:
                a, b = r.split('+')
                result = float(a.strip()) + float(b.strip())
            elif '-' in r:
                if r.startswith('-'):  # 处理类似 -5-10 这种表达式
                    nums = r.split('-')
                    a, b = nums[1], nums[2]
                    result = - float(a.strip()) - float(b.strip())
                else:
                    a, b = r.split('-')
                    result = float(a.strip()) - float(b.strip())
            s = s.replace(r, str(result), 1)  # 只替换一次,避免遇到1+1+1+1这样的表达式,发生多次替换的情况
        else:
            return s


def process_parentheses(s):
    pattern = re.compile(r'([^(]+?)')  # 匹配最内层括号
    while 1:
        r = re.findall(pattern, s)
        if r:
            for item in r:
                expression = item[1:-1]  # 去掉首尾括号
                r1 = process_multi_divis(expression)  # 处理乘除法
                r2 = process_plus_reduce(r1)  # 处理加减法
                s = s.replace(item, r2)  # 处理完成,替换计算结果后,表达式中可能会存在'+-','--'这种运算符,需匹配进行替换; '+-'替换为'-','--'替换为'+'
            result_process_p1 = re.sub(p1, '-', s)
            s = re.sub(p2, '+', result_process_p1)
        else:
            return s


def main():
    expression = input('请输入要计算的表达式:')
    result_step1 = process_parentheses(expression)  # 处理内层括号
    result_step2 = process_multi_divis(result_step1)  # 计算乘除法
    final_result = process_plus_reduce(result_step2)  # 计算加减法
    print('计算结果:', final_result)


if __name__ == '__main__':
    main()