python四则运算表达式求值示例详解

四则运算表达式求值

思路说明

使用双栈来实现——存放数值的栈 nums 与存放运算符的栈 ops.

算法步骤

• 对原始表达式字符串 exp 进行预处理, 将其转为一个元素对应一个数值或运算符的列表 explist.

• 遍历 explist , 每个元素依次压入对应的栈中. 每次压入后, 判断当前两栈顶是否可进行乘除运算.栈顶可进行乘除运算的充要条件是, ops 栈顶为<*> ,</> 之一, 且 nums 中的元素比 ops 中的元素恰好多一个. 如果可以运算, 则运算, 并将运算结果压回 nums 中.

• explist 遍历完之后, 所有乘除运算都已进行, 此时 ops 中只剩加法与减法, 接下来开始另一个循环, 一直运算即可. 最后 nums 中剩余的唯一元素即为表达式的值.

代码

def operation(a, b, op: str):
   """
   计算一次运算的结果
   :param a: val
   :param b: val
   :param op: 运算符
   :return: val
   """
   if op == '+':
       return a+b
   elif op == '-':
       return a-b
   elif op == '*':
       return a*b
   elif op == '/':
       return a/b
   else:
       raise Exception('运算符不正确')
def exp_str2list(exp: str):
   """
   将表达式exp:str转成list,每个元素对应一个数<num>或运算符<op>.
   已知exp是标准的四则运算表达式字符串.
   :param exp: str,表达式
   :return: list
   """
   opset = {'+', '-', '*', '/'}  # 运算符集合
   flag = -1
   explist = list()
   for i, char in enumerate(exp):  # 对表达式字符串中的每个字符
       if char in opset:  # 若char是运算符
           explist.append(exp[flag+1:i])  # 上一个运算符到当前运算符中间为数字,保存到explist
           flag = i  # 更新flag到当前op位置
           explist.append(char)  # 当前op亦加入explist
   explist.append(exp[flag+1:])
   return explist
def calculate_expression(exp: str):
   """
   表达式求值. 计算字符串exp所代表的表达式的值, 返回一个数值
       已知exp是标准的四则运算表达式字符串, 且不含括号.
   :param exp: str, 表达式
   :return: val
   """
   opset = {'+', '-', '*', '/'}
   nums = list()  # 数栈
   ops = list()  # 运算符栈
   explist = exp_str2list(exp)
   print(explist)
   for e in explist:
       # e入栈
       if e in opset:  # 若e是运算符
           ops.append(e)
       else:
           nums.append(eval(e))
       # 若e是优先级高的乘除法, 且
       # nums与ops恰好匹配, 栈顶可以进行一次计算, 运算结果压入回nums
       if ops and ops[-1] in {'*', '/'} and len(nums) == len(ops) + 1:
           op = ops.pop()
           y = nums.pop()
           x = nums.pop()
           nums.append(operation(x, y, op))
   # 此时explist中元素已全部遍历, 同时乘除法均已被运算, 双栈只剩加减法有待运算. 众所周知, 加减法服从结合律, 接下来一路算到底即可.
   while ops:
       op = ops.pop()
       y = nums.pop()
       x = nums.pop()
       x_op_y = operation(x, y, op)
       nums.append(x_op_y)
   return nums[0]
if __name__ == '__main__':
   exp = '1*43+542+532*432'
   print(calculate_expression(exp))
   print(eval(exp))

参考 python开发任意表达式求值全功能示例

来源：https://segmentfault.com/a/1190000023898398