Python计算器源码-科普文章
概述
计算器是我们在日常生活中常用的工具之一。它可以帮助我们快速进行数学运算，解决各种问题。在计算器背后，有着一系列复杂的数学算法和逻辑。本文将介绍如何使用Python编写一个简单的计算器，并解释其中的数学原理和代码实现。
计算器的基本功能
一个计算器通常具有以下基本功能：
- 四则运算：加法、减法、乘法和除法
- 括号运算：用于改变运算的优先级
- 小数运算：支持小数点的运算
- 清零功能：清除当前输入的数值
开始编写计算器
基本结构
在Python中，可以使用类来实现计算器。首先，我们需要创建一个Calculator类，并初始化一些变量和方法：
class Calculator:
def __init__(self):
self.expression = ""
self.result = None
def clear(self):
self.expression = ""
self.result = None
def calculate(self):
pass
在上面的代码中，我们创建了一个Calculator类，并定义了一个构造函数__init__。在构造函数中，我们初始化了两个变量：expression用于保存用户输入的表达式，result用于保存计算结果。
我们还定义了两个方法：clear用于清除表达式和结果，calculate用于执行计算操作。由于我们还没有实现计算逻辑，所以calculate方法暂时为空。
实现四则运算
接下来，我们需要实现四则运算的功能。四则运算是计算器中最基本的功能，涉及到加法、减法、乘法和除法。我们可以使用Python的内置函数eval来实现这个功能。eval函数可以将字符串作为代码进行求值，并返回结果。
def calculate(self):
try:
self.result = eval（self.expression)
except Exception as e:
self.result = "Error"
在上面的代码中，我们使用try-except语句来捕获可能发生的错误。如果用户输入的表达式无法正确求值，eval函数会抛出一个异常。我们将异常信息保存到self.result中，以便后续展示。
处理括号运算
括号运算是计算器中常用的运算符之一。括号可以改变运算的优先级，使得某些运算可以先于其他运算进行。为了实现括号运算，我们需要使用递归的方式来处理表达式中的括号。
def calculate(self):
try:
self.expression = self.expression.replace(" ", "")
self.result = self.evaluate_expression(self.expression)
except Exception as e:
self.result = "Error"
def evaluate_expression(self, expression):
if "(" not in expression:
return eval（expression)
else:
start = expression.rindex("(")
end = expression.index(")", start)
sub_expression = expression[start+1:end]
result = self.evaluate_expression(sub_expression)
expression = expression[:start] + str(result) + expression[end+1:]
return self.evaluate_expression(expression)
在上面的代码中，我们定义了一个辅助函数evaluate_expression，用于计算不含括号的子表达式。如果表达式中不存在括号，我们直接使用eval函数求值。否则，我们找到最内层的括号，计算括号内的子表达式，并将结果替换回原始表达式。然后，我们递归地调用evaluate_expression函数，直到没有括号为止。
完善计算器
现在我们已经完成了基本的计算功能，但计算器还有一些细节需要处理。
小数运算
为了支持小数运算，我们可以在表达式中使用点号来表示小数点。然后，我们可以使用正则表达式来验证用户输入的表达式是否合法。
import re
def calculate(self):
try:
self.expression = self.expression.replace(" ", "")
pattern = re.compile(r"^[0-9+\-*/().]+$")
if
