使用Python list通过递归实现一个表达式计算器

因为python list可以同时保存不同的数据, 并且提供丰富的操作方案, 想想可以同时把数字和运算符号都保存到列表中, 于是就诞生了使用列表写个表达式计算器, 思路就是同时将数字和运算符保存到列表, 然后从左向右计算所有乘除号两边的数值, 然后删除两个操作数和一个运算符, 再把运算结果保存到刚才计算的位置, 然后再第二次循环计算剩下的加减法运算, 最有元组只剩下一个数, 输出即结果,

检查符号是否为运算符号

nums = "0123456789"
optrs = "+-*/="

def isoperator(expression, index):
    '''判断符号是运算符号还算是描述负数的符号'''
    if nums.find(expression[index - 1]) != -1 and optrs.find(expression[index]) != -1:
        return True
    return False

将字符串表达式转换为列表

def gen_list(expression):
    '''将输入的字符串表达式转换为列表'''
    units = []#保存包含操作符和操作数的列表
    start = 0#标记数字起点
    expression = (expression if expression[len(expression) - 1] == "=" else expression + "=")
    for i in range(len(expression)):
        if (isoperator(expression, i)):
            units.append(float(expression[start:i]))
            units.append(expression[i])
            start = i + 1
    return units

计算只有简单加减乘除的表达式

def base_calculate(expression, isFirst = True):
    '''计算只含有加减乘除的基本表达式'''
    i = 0
    while i < len(expression) - 3:
        a = expression[i]#获取操作数1
        b = expression[i + 2]#获取操作数2
        optr = expression[i + 1]#或者运算符
        tresult = None

        if optr == "*":
            tresult = a * b
        elif optr == "/":
            tresult = a / b
        elif not isFirst and optr == "+":
            tresult = a + b
        elif not isFirst and optr == "-":
            tresult = a - b

        if tresult != None:
            expression[i] = tresult#将第一个操作数替换问运算结果
            del(expression[i + 1 : i + 3])#删除运算符号和后一个操作数
        else:
            i += 2#下标偏移

    if isFirst:
        return base_calculate(expression, False)
    else:
        return expression[0]#返回结果

通过以上的方案已经能计算任意不含括号的加减乘除运算, 但是我想要功能个更NB一点, 要能计算带括号的表达式, 怎么实现呢, 同先计算乘除法一样, 上面计算简单表达式的方法写成一个子函数, 然后再写一个递归函数递归计算带括号的表达式就OK了, 先计算最内部括号中的表达式, 然后将最内部的括号替换为计算后的结果, 在递归外部一层的, 最有留下的就是结果了

实现递归计算带括号的表达式

def calculate(expression):
    '''递归计算带括号的表达式'''
    if expression.find("(") == -1:#如果表达式不含符号, 直接返回计算结果
        return base_calculate(gen_list(expression))

    parathesis = []#做符号栈检查括号匹配
    for i in range(len(expression)):
        if expression[i] == '(':#遇到左括号, 表达式起点
            parathesis.append(i)#保存左括号的下标
        elif expression[i] == ')':#遇到右括号, 表达式终点, 遇到完整的一段表达式则递归计算
            if len(parathesis) != 0:
                subexp = expression[parathesis[-1] : i + 1][1 : -1]#截取子表达式
                if subexp.find("(") == -1:#如果子表达式不含有括号了则计算
                    result = base_calculate(gen_list(subexp))#计算子表达式的结果
                    pre = expression[0 : parathesis[-1]]#括号前面的表达式
                    post = expression[i + 1 : ]#括号后面的表达式
                    expression = pre + str(result) + post#拼接为新的表达式
                    return calculate(expression)#递归计算
                parathesis.pop()#删除一个左括号

执行入口

while True:
    #输入表达式, 保证输入合法
    expression = input('input a expression:')
    print(calculate(expression))

将以上代码按顺序复制到python文件就能运行了