转化字符串表达式为数学公式并算出结果

介绍了一个能够将字符串表达式转化为数学公式并计算结果的工具。该工具支持基本的数学运算,包括加、减(用#表示)、乘、除,并能处理括号内的优先级。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

 

/*
 * FormulaCalculator.java
 *
 * Created on 2007年9月18日, 上午11:40
 * @title 转化字符串表达式为数学公式并算出结果
 * @description 转化字符串表达式为数学公式并算出结果
 * 注意:为了区分负号,这边使用#代替减号
 * 使用方法:
 * FormulaCalculator calculator=new FormulaCalculator();
 * calculator.getResult("10.23#20.67*(5.12+7.82)/2",2);
 * v1.0.0 created by chenfc
 *
 
*/


package org.jceun;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.LinkedList;
import java.util.ArrayList;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class FormulaCalculator ...{
    
private  boolean isRightFormat = true;
    
public  String DIVISOR_EQUALS_ZERO="0.0";//除数为零时的返回值
    /** *//**
     * 为了区分负号,这边使用#代替减号
     * 
@param formula 字符串表达式
     * 
@return 返回公式计算结果
     
*/

    
public  double getResult(String formula)...{
        
double returnValue = 0;
        
try...{
            returnValue 
= doAnalysis(formula);
        }
catch(NumberFormatException nfe)...{
            System.out.println(
"公式格式有误,请检查:" + formula);
        }
catch(Exception e)...{
            e.printStackTrace();
        }

        
if(!isRightFormat)...{
            System.out.println(
"公式格式有误,请检查:" + formula);
        }

        
return returnValue;
    }

    
/** *//**
     * 采用BigDecimal.ROUND_HALF_UP方式返回指定精度的运算结果
     * 
@param formula 公式
     * 
@param decimalPlace 要保留的小数位数
     * 
@return 返回公式计算结果
     
*/

    
public  String getResult(String formula,int decimalPlace)...{
        
return getResult(formula,decimalPlace,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    }

    
/** *//**
     * 返回指定精度及舍去尾数的策略的运算结果
     * 
@param formula 公式
     * 
@param decimalPlace 要保留的小数位数
     * 
@param roundMethod 舍去尾数的策略
     *          可取值有BigDecimal.ROUND_HALF_UP BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN祥见BigDecimal
     * 
@return 返回公式计算结果
     
*/

    
public  String getResult(String formula,int decimalPlace,int roundMethod)...{
        
double result=getResult(formula);
        
if(result==Double.MAX_VALUE)
            
return DIVISOR_EQUALS_ZERO;
        
else
            
return numberAround(result,decimalPlace,roundMethod);
    }

    
private  double doAnalysis(String formula)...{
        
double returnValue = 0;
        LinkedList
<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
        
        
int curPos = 0;
        String beforePart 
= "";
        String afterPart 
= "";
        String calculator 
= "";
        isRightFormat 
= true;
        
while(isRightFormat&&(formula.indexOf('('>= 0||formula.indexOf(')'>= 0))...{
            curPos 
= 0;
            
for(char s : formula.toCharArray())...{
                
if(s == '(')...{
                    stack.add(curPos);
                }
else if(s == ')')...{
                    
if(stack.size() > 0)...{
                        beforePart 
= formula.substring(0, stack.getLast());
                        afterPart 
= formula.substring(curPos + 1);
                        calculator 
= formula.substring(stack.getLast() + 1, curPos);
                        formula 
= beforePart + doCalculation(calculator) + afterPart;
                        stack.clear();
                        
break;
                    }
else...{
                        System.out.println(
"有未关闭的右括号!");
                        isRightFormat 
= false;
                    }

                }

                curPos
++;
            }

            
if(stack.size() > 0)...{
                System.out.println(
"有未关闭的左括号!");
                
break;
            }

        }

        
if(isRightFormat)...{
            returnValue 
= doCalculation(formula);
        }

        
return returnValue;
    }

    
/** *//**
     * 为了区分负号,这边使用#代替减号
     
*/

    
private  double doCalculation(String formula) ...{
        ArrayList
<Double> values = new ArrayList<Double>();
        ArrayList
<String> operators = new ArrayList<String>();
        
int curPos = 0;
        
int prePos = 0;
        
for (char s : formula.toCharArray()) ...{
            
if (s == '+' || s == '#' || s == '*' || s == '/'...{
                values.add(Double.parseDouble(formula.substring(prePos, curPos)
                .trim()));
                operators.add(
"" + s);
                prePos 
= curPos + 1;
            }

            curPos
++;
        }

        values.add(Double.parseDouble(formula.substring(prePos).trim()));
        
char op;
        
for (curPos = operators.size() - 1; curPos >= 0; curPos--...{
            op 
= operators.get(curPos).charAt(0);
            
switch (op) ...{
                
case '*':
                    values.add(curPos, values.get(curPos) 
* values.get(curPos + 1));
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    operators.remove(curPos);
                    
break;
                
case '/':
                    
if(values.get(curPos + 1).doubleValue()==0.0)//除数为零时
                        values.add(curPos, new Double(getDefaultValue()));
                    
else
                        values.add(curPos, values.get(curPos) 
/ values.get(curPos + 1));
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    operators.remove(curPos);
                    
break;
            }

        }

        
for (curPos = operators.size() - 1; curPos >= 0; curPos--...{
            op 
= operators.get(curPos).charAt(0);
            
switch (op) ...{
                
case '+':
                    values.add(curPos, values.get(curPos) 
+ values.get(curPos + 1));
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    operators.remove(curPos);
                    
break;
                
case '#':
                    values.add(curPos, values.get(curPos) 
- values.get(curPos + 1));
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    values.remove(curPos 
+ 1);
                    operators.remove(curPos);
                    
break;
            }

        }

        
return values.get(0).doubleValue();
    }

    
/** *//**
     * 对数字进行四舍五入
     * 
@param dN 要四舍五入的数
     * 
@param decimalPlace 精度
     * 
@param roundMethod 舍去尾数的策略
     *          可取值有BigDecimal.ROUND_HALF_UP BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN祥见BigDecimal
     
*/

    
public  String numberAround(double dN,int decimalPlace, int roundMethod)...{
        BigDecimal bd 
= new BigDecimal(String.valueOf(dN));
        bd 
= bd.setScale(decimalPlace, roundMethod);
        
return String.valueOf(bd);
    }

    
/** *//**
     * 对给定的字符串进行模式匹配
     * 
@param str 要匹配的字符串
     * 
@param regix 模式
     * 
@return 返回匹配结果,成功为true,否则为false
     *
*/

    
public  boolean check(String str,String regix)...{
        
boolean result=false;
        Pattern p
=Pattern.compile(regix);
        Matcher m 
=p.matcher(str);
        result
=m.matches();
        
return result;
    }

}

 

 

<think>嗯,用户想用Python实现一个猜数字的游戏,需要生成随机整数,中文提示,用户输入校验,循环和次数统计。让我先理清楚每个步骤应该怎么做。 首先,生成随机数,这应该用random模块里的randint函数,比如1到100之间的数。然后需要用户输入,这里要注意输入的是字符串,要转换成整数,可能会有非数字的输入,所以得做异常处理,用try-except块来捕获ValueError。 然后是循环,直到猜对为止。可以用while循环,设置一个标志位比如is_correct来控制循环。每次循环都要提示用户输入,校验输入是否有效。同时需要统计次数,每循环一次次数加一。 中文提示的话,在用户输入前打印提示信息,比如“请输入一个1-100的整数:”。如果输入错误,提示用户重新输入数字。猜大了或猜小了也要给出相应的提示,在最后显示用了多少次猜中。 可能还需要考虑输入的范围是否在1到100之间,虽然用户可能不一定输入这个范围,但题目里没特别说明,可能暂时先不处理,或者加上校验。根据用户的需求,他只提到校验,可能指的是输入是否为整数,所以先处理非整数的情况。 然后代码结构大概是这样:导入random模块,生成随机数,初始化次数变量,循环里获取输入,处理异常,次数累加,比较大小,给出提示,直到猜中退出循环,显示次数。 现在检查是否有遗漏的部分,比如次数统计是否正确,是否在每次尝试后都增加次数,包括出错的次数是否算在内?根据一般游戏设计,通常只有有效输入才计次数,所以应该在try块内成功转换后才增加次数,而except块里提示无效输入,不增加次数。 哦,对了,用户输入可能包含前后空格,所以用strip()处理一下输入字符串。 然后测试一下代码逻辑,比如输入非数字时是否会提示,输入正确数字是否会结束,次数是否正确统计。 最后,可能需要将代码封装成函数,比如参考示例中的quick_sort函数,但用户没特别要求,所以可以写在主程序里,或者按示例结构写成一个函数。不过用户的问题里没有提到函数,所以可能直接写过程式的代码。 总结步骤: 1. 导入random模块,生成目标数字。 2. 初始化猜测次数为0。 3. 使用while循环持续询问用户输入。 4. 处理用户输入,用try-except捕获非整数输入。 5. 有效输入时次数加1,比较与目标数字的大小,给出提示。 6. 猜中后退出循环,显示次数。 可能还需要处理用户输入超出范围的情况,比如如果目标数字是1-100,而用户输入了0或101,这时候是否提示?用户需求里提到“校验”,可能包括范围,但原问题描述中用户要求的是“整数 随机生成 中文提示 用户输入 校验 循环 次数统计”,所以“校验”可能指输入是否为整数,而范围是否需要校验要看用户是否特别说明。根据问题,用户没有特别指出,所以可能只需要校验是否为整数,不校验范围,但实际游戏中可能需要。这里可能需要进一步确认,但根据用户给出的示例,比如猜数字游戏的参考链接里可能涉及范围,所以可能需要添加范围校验。 比如,在用户输入数字后,检查是否在1-100之间,如果不是,提示重新输入,且不增加次数。但根据用户的问题描述,用户可能希望校验的是输入是否为整数,而范围可能由随机数生成的范围决定,所以生成的随机数是1-100,用户输入也应该在1-100。所以需要校验输入是否在范围内,否则提示无效。 那在代码中,处理完整数转换后,还要检查数字是否在1到100之间,如果不是,打印提示信息,continue,不增加次数。这样次数统计只计算有效的、在范围内的尝试。 所以调整后的步骤:在try块内,转换整数后,检查范围,如果不在范围内,提示,继续循环,不增加次数。否则,次数加1,进行比较。 这样代码会更完善。但用户的问题里是否要求这点呢?原问题中的“校验”可能包括输入是否为整数以及是否在范围内,所以需要添加。 因此,现在代码逻辑如下: - 生成1-100的随机数 - 循环: - 输入提示 - 获取输入,strip处理 - try转换为整数 - 失败则提示,继续循环 - 成功则检查是否1-100 - 不是则提示,继续循环 - 是则次数加1,比较大小,给出提示,直到正确 - 退出循环后显示次数 这样会更符合常规猜数字游戏的逻辑。 现在将这些步骤转化为代码,确保所有要求都被满足:中文提示,输入校验,循环,次数统计。同时处理两种错误情况:非整数输入和超出范围的整数。 最后,测试代码是否有语法错误,比如冒号,缩进是否正确,变量名称是否正确。 现在写出代码,按照格式要求,行内数学公式用$...$,独立公式不需要,但这里可能没有数学公式。但用户的问题中没有涉及数学表达式,所以可能不需要。但根据系统指令,所有行内数学表达式需要用$...$,比如如果有变量的话,但在这个问题中可能不需要,所以可能不需要添加。但如果有的话,比如提到范围1到100,可以写成$1$到$100$,不过可能不需要,因为数字本身不是数学表达式。所以可能不需要处理。 最后,生成相关问题,比如如何限制猜测次数,如何增加提示,如何调整难度等。</think>### Python实现猜数字游戏分步指南 #### 1. 生成随机整数 使用`random`模块生成$1$到$100$的随机整数: ```python import random target = random.randint(1, 100) ``` #### 2. 初始化参数 设置猜测次数计数器: ```python guess_count = 0 ``` #### 3. 游戏主循环 通过`while`循环持续接收用户输入: ```python while True: user_input = input("请输入一个1-100的整数(输入q退出):").strip() ``` #### 4. 输入校验 校验输入是否为整数且在有效范围内: ```python if user_input.lower() == 'q': print("游戏已退出") break try: guess = int(user_input) if not 1 <= guess <= 100: print("请输入1-100范围内的整数!") continue except ValueError: print("输入无效,请确保输入的是整数!") continue ``` #### 5. 比较逻辑与次数统计 有效输入后进行比较统计次数: ```python guess_count += 1 if guess < target: print("猜小了,再试试!") elif guess > target: print("猜大了,再试试!") else: print(f"恭喜!你用了{guess_count}次猜中数字{target}!") break ``` #### 完整代码 ```python import random def guess_number_game(): target = random.randint(1, 100) guess_count = 0 print("欢迎来到猜数字游戏!") while True: user_input = input("请输入一个1-100的整数(输入q退出):").strip() if user_input.lower() == 'q': print("游戏已退出") break try: guess = int(user_input) if not 1 <= guess <= 100: print("请输入1-100范围内的整数!") continue except ValueError: print("输入无效,请确保输入的是整数!") continue guess_count += 1 if guess < target: print("猜小了,再试试!") elif guess > target: print("猜大了,再试试!") else: print(f"恭喜!你用了{guess_count}次猜中数字{target}!") break if __name__ == "__main__": guess_number_game() ``` #### 功能说明 1. **随机生成**:通过`random.randint()`实现 2. **输入校验**:双层校验(整数类型+范围校验) 3. **循环机制**:支持无限尝试直到猜中或主动退出 4. **交互友好**:包含中文提示和退出功能 5. **代码封装**:使用函数封装游戏逻辑[^1]
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