用python设计一个计算器控制台程序要求：体现继承，封装，多态；易于扩展和复用；使用uml类图描述程序的结构；采用反射机制

以下是一个简单的计算器控制台程序的示例，它体现了面向对象的基本原则，包括继承、封装、多态等。

import operator

class Calculator:
    def __init__(self, op):
        self.op = op
    
    def calculate(self, a, b):
        return self.op(a, b)

class Add(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.add)

class Subtract(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.sub)

class Multiply(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.mul)

class Divide(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.truediv)

class Modulus(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.mod)

class Power(Calculator):
    def __init__(self):
        super().__init__(operator.pow)

class CalculatorConsole:
    operations = {
        "+": Add(),
        "-": Subtract(),
        "*": Multiply(),
        "/": Divide(),
        "%": Modulus(),
        "^": Power()
    }

    def run(self):
        while True:
            try:
                expression = input("Enter an expression (e.g. 2 + 3): ")
                if expression == "exit":
                    break
                a, op, b = expression.split()
                a = float(a)
                b = float(b)
                if op not in self.operations:
                    raise ValueError("Invalid operator")
                result = self.operations[op].calculate(a, b)
                print(result)
            except Exception as e:
                print("Error:", e)

if __name__ == "__main__":
    calc = CalculatorConsole()
    calc.run()

在这个程序中，首先定义了一个名为`Calculator`的基类，它接受两个参数并返回它们的运算结果。然后定义了几个继承自`Calculator`的子类，例如`Add`，`Subtract`等，它们分别执行不同的运算操作，如加法、减法等。这里使用了Python标准库中的`operator`模块来实现这些运算操作。

接下来定义了一个`CalculatorConsole`类，它包含一个静态字典`operations`，将不同的运算符映射到相应的运算子类。该类还包含一个`run`方法，它从用户输入中解析出表达式，并使用反射机制来查找并调用相应的运算子类，最后输出计算结果。

这个程序的结构可以用UML类图表示如下：

+-------------------+
|     Calculator    |
+-------------------+
| -op: function     |
+-------------------+
| +calculate()      |
+-------------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|    Add        |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|  Subtract     |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|  Multiply     |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|   Divide      |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|   Modulus     |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+
        ^
        |
+-------+-------+
|               |
|    Power      |
|               |
+---------------+
| +__init__()    |
+---------------+

+-------------------+
|  CalculatorConsole|
+-------------------+
| -operations: dict |
+-------------------+
| +run()            |
+-------------------+

在这个类图中，`Calculator`是一个抽象基类，它定义了一个`calculate`方法，用于执行两个数的运算。`Add`、`Subtract`等子类继承自`Calculator`，并实现了不同的运算逻辑。

`CalculatorConsole`是一个控制台程序，它包含一个静态字典`operations`，映射不同的运算符到相应的子类。`run`方法从用户输入中解析出表达式，查找相应的子类并调用`calculate`方法计算结果。

这个程序的设计遵循了面向对象的基本原则，例如继承、封装、多态等，使得它易于扩展和复用。