简单顺序计算器

C语言题目：简单顺序计算器，用python代码解。

(笔记模板由python脚本于2024年09月27日 22:58:16创建，本篇笔记适合喜欢python的coder翻阅)

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C语言编程题目 简单顺序计算器 (用python代码写解)

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目录

◆ 简单顺序计算器
- 1、题目描述
- 1、题目描述
- - 1.1 题目截屏图片
  - 1.2 题目文本
- 2、程序说明
- 3、程序效果
- 4、代码解读
- 5、四个split_part拆分算式代码形式
- 6、完整源码(Python)

◆ 简单顺序计算器

1、题目描述

1.1 题目截屏图片

题目描述截屏图片

【题目来源于博主MoonTinan文章“简单计算器”】

1.2 题目文本

C语言题目：

模拟简单运算器的工作。假设计算器只能进行加减乘除运算，运算数和结果都是整数，四种运算符的优先级相同，按从左到右的顺序计算。

输入格式：
输入在一行中给出一个四则运算算式，没有空格，且至少有一个操作数。遇等号”=”说明输入结束。

输出格式：
在一行中输出算式的运算结果，或者如果除法分母为0或有非法运算符，则输出错误信息“ERROR”。

输入样例：
1+2*10-10/2=
输出样例：
10
代码长度限制：
16 KB

时间限制：
400 ms

内存限制：
64 MB

注意： 除0问题，逻辑或逻辑与问题，最后一个操作数的保存问题（使读入’='时也进行记录储存，并通过break跳出而不通过外部设定循环条件跳出），for循环条件的正序与逆序。

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2、程序说明

程序名称：简单顺序整数计算器

程序功能：

本程序模拟一个简单的计算器，能够对整数进行加、减、乘、除运算。计算器的特点是运算符优先级相同，按照从左到右的顺序进行计算。计算结果可以是整数或浮点数，如果结果不是整数，则保留两位小数。

程序文件：int-simple-calculator.py

主要函数说明：

split_part(expr: str) -> list：
- 功能：将输入的算式字符串拆分成数值和运算符的列表。
- 输入：合法的算式字符串 expr。
- 输出：包含数值和运算符的列表。
validate_expression(expr: str) -> bool：
- 功能：验证输入的算式字符串是否合法。
- 输入：算式字符串 expr。
- 输出：如果算式合法，返回 True；否则抛出 ValueError 异常。
calculate(expr:str) -> float：
- 功能：计算算式的结果。
- 输入：合法的算式字符串 expr。
- 输出：计算结果，类型为浮点数。
calculator(expr:str) -> int|float：
- 功能：调用 calculate 函数计算结果，并根据结果类型返回整数或保留两位小数的浮点数。
- 输入：合法的算式字符串 expr。
- 输出：计算结果，类型为整数或浮点数。
main() -> None：
- 功能：程序的入口函数，负责接收用户输入的算式，调用计算器进行计算，并输出结果。
- 输出：无返回值，直接打印计算结果。

程序流程：

用户输入算式。
程序清屏并显示输入提示。
程序接收用户输入的算式，并进行校验。
如果算式合法，程序进行计算并输出结果。
如果算式不合法或计算过程中出现错误（如除以零），程序将抛出异常并提示用户。

注意事项：

输入的算式必须是合法的，即只能包含整数和加、减、乘、除运算符，且运算符之间不能有空格。
程序不支持括号，所有运算符的优先级相同，按照从左到右的顺序计算。
计算结果如果为非整数，将保留两位小数。

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3、程序效果

截屏图片

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4、代码解读

脚本声明：
- #!/usr/bin/env python3：这是一个 Shebang 行，告诉系统使用哪个解释器来执行这个脚本。
编码声明：
- # coding: utf-8：这行声明脚本使用 UTF-8 编码，允许在代码中使用非ASCII字符。
模块导入：
- import re：导入正则表达式模块，用于字符串匹配。
函数定义：
- splitpart 函数：
  - 功能：将输入的算术表达式字符串分割成数值和运算符的列表。
  - 参数：expr（字符串类型），表示算术表达式。
  - 返回值：一个列表，包含表达式中的数值和运算符。
- validate_expression 函数：
  - 功能：验证输入的算术表达式是否符合预期的格式。
  - 参数：expr（字符串类型），表示算术表达式。
  - 异常：如果表达式格式不正确，抛出 ValueError。
- calculate 函数：
  - 功能：计算并返回算术表达式的结果。
  - 参数：expr（字符串类型），表示算术表达式。
  - 处理流程：首先验证表达式，然后分割表达式，接着从左到右计算表达式的值。
- calculator 函数：
  - 功能：调用 calculate 函数计算结果，并根据结果类型返回整数或保留两位小数的浮点数。
  - 参数：expr（字符串类型），表示算术表达式。
  - 返回值：计算结果，可能是整数或浮点数。
主程序逻辑：
- main 函数：
  - 功能：程序的入口点，负责与用户交互，接收输入并显示计算结果。
  - 流程：清屏，提示用户输入，计算并打印结果。
- 异常处理：
  - 如果在执行 main 函数过程中出现 ValueError 异常，捕获该异常并打印错误信息。
程序入口：
- if __name__ == '__main__':：Python 中的常见约定，用于判断当前脚本是否作为主程序运行。
- 如果是主程序，调用 main 函数。

这个代码解读更侧重于代码的结构和逻辑流程，而不是程序的功能描述。它解释了每个函数的作用、参数、返回值以及函数之间的调用关系，同时也描述了主程序如何运行和异常处理机制。

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5、四个split_part拆分算式代码形式

一、

# str.splace
def split_part(expr:str) -> list:
    ''' 拆分算式成数值和运算符 '''
    return expr.replace('+',  ' + ').replace('-',  ' - ').replace('*',  ' * ').replace('/',  ' / ').split()

ai点评
使用 str.replace 方法：

点评：

由于输入是经过校验的合法算式，这个方法在这种情况下是有效的，因为它假设输入不会包含额外的空格或非法字符。
它简单直接，易于理解和实现。

批判：

即使输入是经过校验的，这种方法仍然依赖于空格来分割字符串，这在其他情况下可能不是一个好习惯。
需要多次调用 replace 方法，尽管在这个特定场景下性能影响不大。

二、

# 手撕str.replace 
def split_part(expr:str) -> list:
    ''' 拆分算式成数值和运算符 '''
    expr = list(expr)

    for i in range(len(expr)):
        if expr[i] == '+':
            expr[i] = ' + '
        elif expr[i] == '-':
            expr[i] = ' - '
        elif expr[i] == '*':
            expr[i] = ' * '
        elif expr[i] == '/':
            expr[i] = ' / '

    return ''.join(expr).split()

ai点评
手动遍历字符串并替换：

点评：

与 str.replace 方法类似，由于输入是经过校验的，这个方法也可以正常工作。
它避免了使用多次 replace 方法，可能在某些情况下性能稍好。

批判：

与第一个方法一样，它依赖于在运算符周围添加空格来分割字符串。
遍历字符串并修改列表，虽然避免了多次 replace，但性能提升有限。

三、

# 遍历字符串
def split_part(expr:str) -> list:
    ''' 拆分算式成数值和运算符 '''

    parts = [] # 算式分拆列表
    number = []
    for char in expr:
        if char.isdigit():
            number.append(char)
        else:
            if number:
                parts.append(''.join(number))
                number = []
            parts.append(char)
        
    parts.append(''.join(number)) # 收集最后一个数字
    
    return parts

ai点评
遍历字符串并收集数字：

点评：

这个方法不依赖于空格来分割字符串，而是直接处理数字和运算符，这使得它在处理算式时更为健壮。
它能够正确处理经过校验的合法算式。

批判：

对于经过校验的输入，这种方法可能比使用正则表达式更为复杂，尽管它提供了额外的健壮性。
性能上可能不如直接使用字符串操作。

四、

# re正则匹配
def split_part(expr: str) -> list:
    ''' 拆分算式成数值和运算符 '''
    pattern = r'(?:^[+-]?\d+)|(?:[*/+-])|(?:\d+)' # 正则表达式，匹配数字（包括正负号）和运算符
    return re.findall(pattern, expr) # 使用 re.findall 查找所有匹配项

ai点评
使用 re 正则表达式：

点评：

正则表达式方法提供了非常强大的模式匹配能力，可以简洁地处理复杂的字符串分割问题。
它能够正确处理经过校验的合法算式，且不依赖于空格。

批判：

对于经过校验的简单算式，使用正则表达式可能有些“大材小用”，但在处理更复杂的算式时，它的优势会非常明显。
正则表达式可能会对性能产生一些影响，但在这个场景下，由于算式简单，这种影响可以忽略不计。

ai总结：

考虑到你的输入是经过校验的合法算式，第一个和第二个方法在这种情况下都是可行的，并且简单直观。第三个方法提供了额外的健壮性，但可能稍微复杂一些。第四个方法（正则表达式）是最灵活和强大的，尽管对于这个特定问题可能显得有些“过度杀伤”。

在这种情况下，选择哪个方法取决于你的偏好和未来可能的需求。如果你预期算式可能会变得更复杂，或者你可能需要在其他场景中复用分割逻辑，那么使用正则表达式可能是更好的选择。如果算式始终保持简单，并且没有进一步的需求，那么第一个或第二个方法可能就足够了。

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6、完整源码(Python)

(源码较长，点此跳过源码)

#!/sur/bin/nve python3
# coding: utf-8 
import re


'''

C语言题目：

模拟简单运算器的工作。
假设计算器只能进行加减乘除运算，运算数和结果都是整数，四种运算符的优先级相同，按从左到右的顺序计算。


filename: int-simple-calculator.py

'''


def split_part(expr: str) -> list:
    ''' 拆分算式成数值和运算符 '''
    pattern = r'(?:^[+-]?\d+)|(?:[*/+-])|(?:\d+)' # 正则表达式，匹配数字（包括正负号）和运算符
    return re.findall(pattern, expr) # 使用 re.findall 查找所有匹配项


def validate_expression(expr: str) -> bool:
    pattern = r'^[+-]?\d+(?:[+\-*/]\d+)*$' # 正则表达式：开头可以有+、-运算符一个，后接+、-、*、/运算符一个和数字组合，这样的组合可以有零个或者多个。由此通配表达式，可以涵盖本题目描述的“计算器”的所有合法表达式。

    if re.fullmatch(pattern, expr):
        return True
    else:
        raise ValueError(f"\n{'':-^42}\n\n{' 算式错误！ ':^37}\n\n{'':-^42}")


def calculate(expr:str) -> float:
    ''' 算式计算 '''
    if validate_expression(expr): # 算式校验
        expr = split_part(expr) # 算式拆分

    # 第一个整数处理
    if expr[0].isdigit():
        result = int(expr[0])
        expr = expr[1:]
    else:
        result = -1*int(expe[1]) if expr[0]=='-' else int(expr[1])
        expr = expr[2:]

    # 顺序计算
    n = len(expr) - 1
    k = 0
    while k < n:
        if expr[k] == '+':
            result += int(expr[k+1])
        elif expr[k] == '-':
            result -= int(expr[k+1])
        elif expr[k] == '*':
            result *= int(expr[k+1])
        elif expr[k] == '/':
            if int(expr[k+1])==0:
                raise ValueError(f"\n{'':-^42}\n\n{' 零除错误！ ':^37}\n\n{'':-^42}")
            else:
                result /= int(expr[k+1])
        
        k += 2

    return result


def calculate(expr:str) -> float:
    ''' 算式计算 '''
    if validate_expression(expr): # 算式校验
        expr = split_part(expr) # 算式拆分

    # 第一个整数处理
    if expr[0].isdigit():
        result = int(expr[0])
        expr = expr[1:]
    else:
        result = -1*int(expe[1]) if expr[0]=='-' else int(expr[1])
        expr = expr[2:]

    # 顺序计算
    expr = [int(part) if part.isdigit() else part for part in expr] # int整数
    n = len(expr) - 1
    k = 0
    while k < n:
        if expr[k] == '+':
            result += expr[k+1]
        elif expr[k] == '-':
            result -= expr[k+1]
        elif expr[k] == '*':
            result *= expr[k+1]
        elif expr[k] == '/':
            if expr[k+1]==0:
                raise ValueError(f"\n{'':-^42}\n\n{' 零除错误！ ':^37}\n\n{'':-^42}")
            else:
                result /= expr[k+1]
        
        k += 2

    return result


def calculator(expr:str) -> int|float:
    result = calculate(expr)
    return round(result, 0) if round(result, 0) == result else round(result, 2) # 计算结果非整型，保留两个小数位


def main() -> None:
    clear = '\033[2J' #清屏字符串，windows系统老版本不支持
    expression = input(f"{clear}{' 简单顺序整数“计算器” ':=^33}\n{'（+、-、*、/顺序计算）':^36}\n\n输入算式：").strip()
    result = calculator(expression)
    print(f"\n\n{'结果：':>7}{result}\n\n{'':=^42}")


if __name__ == '__main__':
    try:
        main()
    except ValueError as e:
        print(e)

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