Python学习之函数（多层函数）、re模块的正则匹配--计算复杂加减乘除

头疼，其实这个程序在我看的视频当中是当做re模块的运用来进行测试的，而到了我这里就成了简化版的了，因为我实在是做吐了，恕小弟无能，只能做简化版的。为何说是简化版呢，因为要求是给的计算式是多层嵌套的小括号“（）”，然后计算的时候不能用eval方法，eval是个好东西啊，他能直接得到字符串中的结果，比如eval（“23+34*45/345-34”）=结果，是可以直接给你返回算术式的结果的，如果你自己处理这段字符串的话就要花好多工夫拆解字符串。我的简化版是将多层小括号给分为了小括号“（）”、中括号“【】”、大括号“{}”，不允许使用多层相同括号连续嵌套（相应的不允许超过三层，超过三层，小弟无能为力），而我觉得，想要区分不同的层级的小括号“（（）（））”是需要下功夫用re正则去匹配的，而我这个用是用到正则了，但用的很少，重点全在如何自己写代码实现eval的功能了。

效果图：

另附一张各步骤计算详解

源代码：

import re

def Get_FuH(As):
    As = As.replace('--','+')
    As = As.replace('+-', '+')
    As = As.replace('/-', '/')
    As = As.replace('*-', '*')
    End = []
    As = list(As)
    if (As[1] == '-'):
        As.pop(1)
    for i in As:
        if(i == '/' or i == '+' or i == '*' ):
            End.append(i)
        elif(i == '-'):
            End.append('+')
    for i in End:
        if(i == ''):
            End.pop(End.index(''))

    return End
def Get_Num(As):
    As = As.replace('--', '-')
    As = As.replace('+-', '-')
    As = As.replace('/-', '-')
    As = As.replace('*-', '-')
    As = list(As)
    Get = []
    End = []
    for i in As:
        if(i <= "9" and i >= "0" or i == '.'):
            Get.append(i)
        else:
            End.append(''.join(Get))
            Get = []
        if(i == '-'):Get.append(i)
    for i in End:
        if(i == ''):
            End.pop(End.index(''))
    for i in End:
        if(i == ''):
            End.pop(End.index(i))
    return End

def Do_Xiao(As):
    a = re.findall("\([+\-*/0-9.]*\)",As)
    # print(a)
    for i in a:
        TiH = i
        ShuZ = Get_Num(TiH)
        FuH = Get_FuH(TiH)
        ShuZ_New = []
        FuH_New = []
        # print(TiH)
        # print(ShuZ)
        # print(FuH)
        for q in FuH:
            if (q == '*'):
                m = FuH.index('*')
                End = float(ShuZ[m]) * float(ShuZ[m + 1])
                ShuZ[m] = 0
                FuH[m] = 0
                ShuZ[m+1] = End
            elif (q == '/'):
                m = FuH.index('/')
                End = float(ShuZ[m]) / float(ShuZ[m + 1])
                ShuZ[m] = 0
                FuH[m] = 0
                ShuZ[m + 1] = End
        for i in ShuZ:
            if (i != 0): ShuZ_New.append(i)
        for i in FuH:
            if (i != 0): FuH_New.append(i)
        # print(ShuZ_New)
        # print(FuH_New)
        for i in FuH_New:
            if (i == '+'):
                n = FuH_New.index('+')
                End = float(ShuZ_New[n]) + float(ShuZ_New[n + 1])
                ShuZ_New[n] = 0
                FuH_New[n] = 0
                ShuZ_New[n + 1] = float(End)
            elif (i == '-'):
                n = FuH_New.index('-')
                End = float(ShuZ_New[n]) - float(ShuZ_New[n + 1])
                ShuZ_New[n] = 0
                FuH_New[n] = 0
                ShuZ_New[n + 1] = float(End)
        for p in ShuZ_New:
            if (p != 0):
                As = As.replace(TiH, str(p))
    return As
def Do_Zhong(As):
    As = As.replace("[","(")
    As = As.replace("]",")")
    As = Do_Xiao(As)
    return As

def Do_Da(As):
    As = As.replace("{","(")
    As = As.replace("}",")")
    # print(As)
    As = Do_Xiao(As)
    return As

def End_end(As):
    As = '(' + As + ')'
    End = Do_Xiao(As)
    return End

if __name__ == '__main__':
    AA = "1-2*{[60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14)]-(-4*3)/(16-3*2)}"
    BB = "34+45*{44+34*45+44/45}-{[34*45/44]*(456+466*345-3445/455)}"
    As = input("请输入你要计算的式子：")
    As = Do_Xiao(As)
    print(As)
    As = Do_Zhong(As)
    print(As)
    As = Do_Da(As)
    print(As)
    End = End_end(As)
    print(End)

解析：我的整体思路很简单，就是按顺序一步步提取，先用正则把小括号的内容提取出来，因为有格式要求，所以提取的小括号的内容都是闭合的（即（）中间不会出现（）或者单边括号，匹配较为容易）。对提取的内容进行处理：定义了几个函数：1、提取数字，我将提取的字符串转为列表，然后把通过运算符分割的数字（之所以取运算符是因为有多位数还有小数点的存在，这样可以将一个数字完整的存放在一起）按个存放到一个列表中。2、提取运算符，直接扫描字符串列表提取即可。3、运算，因为运算符是两个数进行运算，所以通过循环运算符，每一个运算符都是运算符左右两个数的和。为了区分优先级（先乘除后加减），我进行了两边循环符号，且第二遍循环是在第一次的基础上删除了乘除运算符后的列表。即第一遍循环只算乘除，第二遍再算加减。4、中括号转小括号，一定要在小括号运算完，公式中没有小括号才能调用。5、大括号转小括号，同理中括号，因为如果大括号转成小括号，里面还有中括号会卡在中括号上没有匹配符。
再说说中间的遇到的一些bug，也是导致代码混乱的地方，这些我都没来的及优化，测视了两个算术式没问题就不搞了，头疼。1、提取数字，“-”是个大问题，到底把他算在运算符列表中呢还是算在数字列表中呢，我选择的是放在数字中，即数字分正负，由此我需要判断“+-”、“--”、“/-”、“*-”，后两个还好说，前两个真是搞死了，就在那算负负、正正的逻辑去了，还要在表达式中进行替换工作，将双符号进行缩减成标准的单符号传进符号列表中，因为符号列表的数目一旦不对，就会导致数字列表没有匹配正确（这也是最麻烦的地方，中间出了好几次超出列表范围的bug）。另一个问题比较严重的问题是在乘除算完给加减新的列表的时候，因为有连乘连除的存在，所以我需要将计算的结果再存到列比中循环利用，我的方法是算一个弹出一个，既可以继续运行，还可以缩减列表，到最后符号列表为空，数字列表还剩一个结果。呵呵，理想很丰满，结果最大的bug出来了，找了好半天，把所有的循环都输出了一遍才找到原因：因为我是用for循环，通过i in 符号列表，然后当i匹配到运算符，就找到这个下表，然后弹出去这个运算符元素，数字列表弹出去两个数字，但当我符号弹出去这个后，列表索引自动迁移，导致i+1成了i，i+1还没进行循环，就变成了下一次循环到了i+2，简单说就是每一次循环i+1，当我弹出当前位置i后，i（y） = i+1，且这是在本次循环结束前，所以当下一次循环开始时，其实是y+1，也就是上一次循环中的i（i已经被弹出去了，i成了i+1）的后面的后面这个元素，及跳过了一个i的循环，为了避免这种情况，我不弹出元素，而是全都初始化为0，当乘除运算完后，再进行“除0”，即构造新列表再次进行加减运算。
使用说明：大、中、小括号必须数目，位置等对称，且不能乱套，中规中举的小中大或者小中、小大、中大，不可小套大。式子中用到那种括号就调用一次对应的函数，且从小往大一层层的调。我没有设检查式子是否合规，讲道理应该不会再出什么问题了，AA的式子是我照着这个写的程序，BB是用来测试的，我只测试了这一个，毕竟长公式写起来也麻烦，自己再在手机上算一遍也麻烦，但AA、BB的式子我都在手机上算过了，都对，且更精确。