Python亲手实现四则运算计算器

"Python实现简单的四则运算计算器，通过将中缀表达式转换为后缀表达式，并利用栈计算结果。提供了多个测试案例验证计算器功能的正确性。" 本文主要介绍了一个使用Python编写的简单四则运算计算器的实现过程。在学习数据结构和算法时，我们通常会接触到将中缀表达式（如1+2*3）转换为后缀表达式（如1 2 3 * +）的方法，因为后缀表达式更易于计算。在Python中，我们可以借助内置的数据结构栈来帮助我们完成这个任务。 1. **中缀转后缀算法**： 中缀表达式包含操作符和操作数，操作符位于两个操作数之间，例如"1 + 2 * 3"。而后缀表达式（也称为逆波兰表示法）则将操作符放在操作数之后，如"1 2 3 * +"。转换过程通常包括两步： - 遍历中缀表达式的每个字符，如果字符是操作数，直接添加到后缀表达式；如果字符是操作符，则根据优先级将其压入栈中，当遇到左括号时入栈，遇到右括号时，弹出栈顶的所有操作符直到遇到左括号，然后将左括号丢弃。 - 当遍历完成后，将栈中剩余的操作符依次加入到后缀表达式。 2. **后缀表达式计算**： 后缀表达式计算主要依赖于栈。从左到右读取后缀表达式中的每一个元素，如果是数字，压入栈中；如果是操作符，弹出栈顶的两个操作数，与当前操作符进行运算，再将结果压回栈中。最后栈顶的元素即为表达式的结果。 3. **Python实现**： 在Python中，可以创建一个`Calculator`类来封装这个过程。类中可以包含一个`get_result`方法，接收一个中缀表达式作为参数，然后内部实现中缀转后缀以及计算后缀表达式的过程。测试案例展示了计算器对于不同类型的四则运算表达式的正确处理，包括正向运算、括号的使用、错误检测（如缺少括号或除数为零）等。 4. **测试案例**： 提供了多个测试案例来验证计算器的正确性，例如： - TestNo.1: 单个数字的输出应与其本身相同。 - TestNo.2: 涵盖了加、减、乘、除四种基本运算。 - TestNo.3: 包含括号的运算，确保运算顺序正确。 - TestNo.4: 更复杂的括号运算，涉及多层运算。 - TestNo.5: 异常情况，如除数为零的检测。 - TestNo.6: 更多的运算组合，检查运算的正确性。 - TestNo.7: 分母为零的情况。 - TestNo.8 和 TestNo.9: 错误的输入格式检测，如缺少括号或除数为零。 通过这些案例，可以验证计算器的正确实现和对不同表达式的处理能力。同时，这个过程也能帮助学习者加深对数据结构和算法的理解，尤其是表达式求解的思路。