Python语言实现科学计算器

本文实例为大家分享了Python语言实现科学计算器的具体代码，供大家参考，具体内容如下

自学Python语言一个月，还是小白，发一个科学计算器的代码，希望大家批评指正，共勉嘛。

calculator.py

from tkinter import *
from functools import partial
from calculate import *


# 生成计算器主界面
def buju(root):
? ? menu = Menu(root) ?# 菜单
? ? submenu1 = Menu(menu, tearoff=0) ?# 分窗，0为在原窗，1为点击分为两个窗口
? ? menu.add_cascade(label='编辑', menu=submenu1) ?# 添加子选项（label参数为显示内容）
? ? submenu1.add_command(label='复制', command=lambda: bianji(entry, 'copy')) ?# 添加命令
? ? submenu1.add_command(label='剪切', command=lambda: bianji(entry, 'cut'))
? ? submenu1.add_command(label='粘贴', command=lambda: bianji(entry, 'paste'))
? ? submenu2 = Menu(menu, tearoff=0)
? ? menu.add_cascade(label='查看', menu=submenu2)
? ? submenu2.add_command(label='帮助', command=lambda: chakan(entry, 'help'))
? ? submenu2.add_command(label='作者', command=lambda: chakan(entry, 'author'))
? ? root.config(menu=menu) ?# 重新配置，添加菜单

? ? label = Label(root, width=29, height=1, bd=5, bg='#FFFACD', anchor='se',
? ? ? ? ? ? ? ? ? textvariable=label_text) ?# 标签，可以显示文字或图片
? ? label.grid(row=0, columnspan=5) ?# 布局器，向窗口注册并显示控件； rowspan：设置单元格纵向跨越的列数

? ? entry = Entry(root, width=23, bd=5, bg='#FFFACD', justify="right", font=('微软雅黑', 12)) ?# 文本框（单行）
? ? entry.grid(row=1, column=0, columnspan=5, sticky=N + W + S + E, padx=5, pady=5) ?# 设置控件周围x、y方向空白区域保留大小

? ? myButton = partial(Button, root, width=5, cursor='hand2', activebackground='#90EE90') ?# 偏函数：带有固定参数的函数
? ? button_sin = myButton(text='sin', command=lambda: get_input(entry, 'sin(')) ?# 按钮
? ? button_arcsin = myButton(text='arcsin', command=lambda: get_input(entry, 'arcsin('))
? ? button_exp = myButton(text='e', command=lambda: get_input(entry, 'e'))
? ? button_ln = myButton(text='ln', command=lambda: get_input(entry, 'ln('))
? ? button_xy = myButton(text='x^y', command=lambda: get_input(entry, '^'))
? ? button_sin.grid(row=2, column=0)
? ? button_arcsin.grid(row=2, column=1)
? ? button_exp.grid(row=2, column=2)
? ? button_ln.grid(row=2, column=3)
? ? button_xy.grid(row=2, column=4)

? ? button_shanyige = myButton(text='←', command=lambda: backspace(entry)) ?# command指定按钮消息的回调函数
? ? button_shanquanbu = myButton(text=' C ', command=lambda: clear(entry))
? ? button_zuokuohao = myButton(text='(', command=lambda: get_input(entry, '('))
? ? button_youkuohao = myButton(text=')', command=lambda: get_input(entry, ')'))
? ? button_genhao = myButton(text='√x', command=lambda: get_input(entry, '√('))
? ? button_shanyige.grid(row=3, column=0)
? ? button_shanquanbu.grid(row=3, column=1)
? ? button_zuokuohao.grid(row=3, column=2)
? ? button_youkuohao.grid(row=3, column=3)
? ? button_genhao.grid(row=3, column=4)

? ? button_7 = myButton(text=' 7 ', command=lambda: get_input(entry, '7'))
? ? button_8 = myButton(text=' 8 ', command=lambda: get_input(entry, '8'))
? ? button_9 = myButton(text=' 9 ', command=lambda: get_input(entry, '9'))
? ? button_chu = myButton(text=' / ', command=lambda: get_input(entry, '/'))
? ? button_yu = myButton(text='%', command=lambda: get_input(entry, '%'))
? ? button_7.grid(row=4, column=0)
? ? button_8.grid(row=4, column=1)
? ? button_9.grid(row=4, column=2)
? ? button_chu.grid(row=4, column=3)
? ? button_yu.grid(row=4, column=4)

? ? button_4 = myButton(text=' 4 ', command=lambda: get_input(entry, '4'))
? ? button_5 = myButton(text=' 5 ', command=lambda: get_input(entry, '5'))
? ? button_6 = myButton(text=' 6 ', command=lambda: get_input(entry, '6'))
? ? button_cheng = myButton(text=' * ', command=lambda: get_input(entry, '*'))
? ? button_jiecheng = myButton(text='二进制', command=lambda: jinzhi(entry))
? ? button_4.grid(row=5, column=0)
? ? button_5.grid(row=5, column=1)
? ? button_6.grid(row=5, column=2)
? ? button_cheng.grid(row=5, column=3)
? ? button_jiecheng.grid(row=5, column=4)

? ? button_1 = myButton(text=' 1 ', command=lambda: get_input(entry, '1'))
? ? button_2 = myButton(text=' 2 ', command=lambda: get_input(entry, '2'))
? ? button_3 = myButton(text=' 3 ', command=lambda: get_input(entry, '3'))
? ? button_jian = myButton(text=' - ', command=lambda: get_input(entry, '-'))
? ? button_dengyu = myButton(text=' \n = \n ', command=lambda: calculator(entry))
? ? button_1.grid(row=6, column=0)
? ? button_2.grid(row=6, column=1)
? ? button_3.grid(row=6, column=2)
? ? button_jian.grid(row=6, column=3)
? ? button_dengyu.grid(row=6, column=4, rowspan=2) ?# rowspan：设置单元格横向跨越的行数

? ? button_pai = myButton(text=' π ', command=lambda: get_input(entry, 'π'))
? ? button_0 = myButton(text=' 0 ', command=lambda: get_input(entry, '0'))
? ? button_xiaoshudian = myButton(text=' . ', command=lambda: get_input(entry, '.'))
? ? button_jia = myButton(text=' + ', command=lambda: get_input(entry, '+'))
? ? button_pai.grid(row=7, column=0)
? ? button_0.grid(row=7, column=1)
? ? button_xiaoshudian.grid(row=7, column=2)
? ? button_jia.grid(row=7, column=3)


# 对文本框中的算式或答案进行复制、剪切或粘贴
def bianji(entry, argu):
? ? """
? ? :param entry: 文本框
? ? :param argu: 按钮对应的值
? ? """
? ? if argu == 'copy':
? ? ? ? entry.event_generate("<<Copy>>")
? ? elif argu == 'cut':
? ? ? ? entry.event_generate("<<Cut>>")
? ? ? ? clear(entry)
? ? elif argu == 'paste':
? ? ? ? entry.event_generate("<<Paste>>")


# 查看使用帮助和作者信息
def chakan(entry, argu):
? ? root = Tk()
? ? root.resizable(0, 0)
? ? text = Text(root, width=20, height=2, bd=5, bg='#FFFACD', font=('微软雅黑', 12))
? ? text.grid(padx=5, pady=5)
? ? if argu == 'help':
? ? ? ? root.title('帮助')
? ? ? ? text.insert(INSERT, '这个计算器多简单！\n')
? ? ? ? text.insert(INSERT, '就别跟我要帮助了！')
? ? elif argu == 'author':
? ? ? ? root.title('作者')
? ? ? ? text.insert(INSERT, 'Author：冀梁栋\n')
? ? ? ? text.insert(INSERT, 'Time：2019-07-08')


# 删除最后一次输入内容
def backspace(entry):
? ? entry.delete(len(entry.get()) - 1) ?# 删除文本框的最后一个输入值


# 删除所有输入内容和显示内容
def clear(entry):
? ? entry.delete(0, END) ?# 删除文本框的所有内容
? ? label_text.set('')


# 点击计算器输入按钮后向文本框中添加内容
def get_input(entry, argu):
? ? formula = entry.get()
? ? for char in formula:
? ? ? ? if '\u4e00' <= char <= '\u9fa5':
? ? ? ? ? ? clear(entry) ?# 删除文本框中的汉字显示，减少手动删除操作
? ? entry.insert(INSERT, argu) ?# 使用END时，键盘敲入和按键输入组合操作会出错


# 十进制整数转换为二进制整数
def jinzhi(entry):
? ? try:
? ? ? ? formula = entry.get()
? ? ? ? if re.match('\d+$', formula):
? ? ? ? ? ? number = int(formula)
? ? ? ? ? ? cunchu = [] ?# 放置每次除以2后的余数
? ? ? ? ? ? result = ''
? ? ? ? ? ? while number:
? ? ? ? ? ? ? ? cunchu.append(number % 2)
? ? ? ? ? ? ? ? number //= 2 ?# 整数除法,返回商
? ? ? ? ? ? while cunchu:
? ? ? ? ? ? ? ? result += str(cunchu.pop()) ?# 将所有余数倒置得到结果
? ? ? ? ? ? clear(entry)
? ? ? ? ? ? entry.insert(END, result)
? ? ? ? ? ? label_text.set(''.join(formula + '='))
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? clear(entry)
? ? ? ? ? ? entry.insert(END, '请输入十进制整数')
? ? except:
? ? ? ? clear(entry)
? ? ? ? entry.insert(END, '出错')


# 点击“=”后进行计算
def calculator(entry):
? ? try:
? ? ? ? formula = entry.get()
? ? ? ? # 输入内容只是数字或π或e时，仍显示该内容
? ? ? ? if re.match('-?[\d+,π,e]\.?\d*$', formula):
? ? ? ? ? ? label_text.set(''.join(formula + '='))
? ? ? ? ? ? return
? ? ? ? # 输入内容是算式时，显示其计算结果
? ? ? ? result = final_calc(formula_format(formula))
? ? ? ? clear(entry)
? ? ? ? entry.insert(END, result) ?# 将结果输出到文本框中
? ? ? ? label_text.set(''.join(formula + '='))
? ? except:
? ? ? ? clear(entry)
? ? ? ? entry.insert(END, '出错')


if __name__ == '__main__':
? ? root = Tk() ?# 生成窗口
? ? root.title('理正计算器') ?# 窗口的名字
? ? root.resizable(0, 0) ?# 窗口大小可调性，分别表示x，y方向的可变性
? ? global label_text ?# 定义全局变量
? ? label_text = StringVar()
? ? buju(root)
? ? root.mainloop() ?# 进入消息循环（必需组件），否则生成的窗口一闪而过

calculate.py

import re
from math import *


# 将算式从字符串处理成列表，解决横杠是负号还是减号的问题
def formula_format(formula):
? ? """
? ? :param formula: str
? ? """
? ? formula = re.sub(' ', '', formula) ?# 去掉算式中的空格s
? ? # 以 '横杠数字' 分割， 其中正则表达式：(\-\d+\.?\d*) 括号内：
? ? # \- 表示匹配横杠开头；\d+ 表示匹配数字1次或多次；\.?表示匹配小数点0次或1次;\d*表示匹配数字0次或多次。
? ? formula_list = [i for i in re.split('(-[\d+,π,e]\.?\d*)', formula) if i]
? ? final_formula = [] ?# 最终的算式列表
? ? for item in formula_list:
? ? ? ? # 算式以横杠开头，则第一个数字为负数，横杠为负号
? ? ? ? if len(final_formula) == 0 and re.match('-[\d+,π,e]\.?\d*$', item):
? ? ? ? ? ? final_formula.append(item)
? ? ? ? ? ? continue
? ? ? ? # 如果当前的算式列表最后一个元素是运算符['+', '-', '*', '/', '('， '%'， '^'], 则横杠为减号
? ? ? ? if len(final_formula) > 0:
? ? ? ? ? ? if re.match('[\+\-\*\/\(\%\^]$', final_formula[-1]):
? ? ? ? ? ? ? ? final_formula.append(item)
? ? ? ? ? ? ? ? continue
? ? ? ? # 按照运算符分割开
? ? ? ? item_split = [i for i in re.split('([\+\-\*\/\(\)\%\^\√])', item) if i]
? ? ? ? final_formula += item_split
? ? return final_formula


# 判断是否是运算符，如果是返回True
def is_operator(e):
? ? """
? ? :param e: str
? ? :return: bool
? ? """
? ? opers = ['+', '-', '*', '/', '(', ')', '%', '^', '√', 'sin', 'arcsin', 'ln']
? ? return True if e in opers else False ?# 在for循环中嵌套使用if和else语句


# 比较连续两个运算符来判断是压栈还是弹栈
def decision(tail_op, now_op):
? ? """
? ? :param tail_op: 运算符栈的最后一个运算符
? ? :param now_op: 从算式列表取出的当前运算符
? ? :return: 1代表弹栈运算，0代表弹出运算符栈最后一个元素'('，-1表示压栈
? ? """
? ? # 定义4种运算符级别
? ? rate1 = ['+', '-']
? ? rate2 = ['*', '/', '%']
? ? rate3 = ['^', '√', 'sin', 'arcsin', 'ln']
? ? rate4 = ['(']
? ? rate5 = [')']

? ? if tail_op in rate1:
? ? ? ? if now_op in rate2 or now_op in rate3 or now_op in rate4:
? ? ? ? ? ? return -1 ?# 说明当前运算符优先级高于运算符栈的最后一个运算符，需要压栈
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? return 1 ?# 说明当前运算符优先级等于运算符栈的最后一个运算符，需要弹栈运算

? ? elif tail_op in rate2:
? ? ? ? if now_op in rate3 or now_op in rate4:
? ? ? ? ? ? return -1
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? return 1

? ? elif tail_op in rate3:
? ? ? ? if now_op in rate4:
? ? ? ? ? ? return -1
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? return 1

? ? elif tail_op in rate4:
? ? ? ? if now_op in rate5:
? ? ? ? ? ? return 0 ?# '('遇上')',需要弹出'('并丢掉')',表明该括号内的算式已计算完成并将结果压入数字栈中
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? return -1 ?# 只要栈顶元素为'('且当前元素不是')'，都应压入栈中


# 传入两个数字，一个运算符，根据运算符不同返回相应结果
def calculate(n1, n2, operator):
? ? """
? ? :param n1: float
? ? :param n2: float
? ? :param operator: + - * / % ^
? ? :return: float
? ? """
? ? result = 0
? ? if operator == '+':
? ? ? ? result = n1 + n2
? ? if operator == '-':
? ? ? ? result = n1 - n2
? ? if operator == '*':
? ? ? ? result = n1 * n2
? ? if operator == '/':
? ? ? ? result = n1 / n2
? ? if operator == '%':
? ? ? ? result = n1 % n2
? ? if operator == '^':
? ? ? ? result = n1 ** n2
? ? return result


# 括号内的算式求出计算结果后，计算√()、sin()或arcsin()
def gaojie(op_stack, num_stack):
? ? if op_stack[-1] == '√':
? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? num_stack.append(sqrt(num2))
? ? elif op_stack[-1] == 'sin':
? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? num_stack.append(sin(num2))
? ? elif op_stack[-1] == 'arcsin':
? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? num_stack.append(asin(num2))
? ? elif op_stack[-1] == 'ln':
? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? num_stack.append(log(num2))


# 负责遍历算式列表中的字符，决定压入数字栈中或压入运算符栈中或弹栈运算
def final_calc(formula_list):
? ? """
? ? :param formula_list: 算式列表
? ? :return: 计算结果
? ? """
? ? num_stack = [] ?# 数字栈
? ? op_stack = [] ?# 运算符栈
? ? for item in formula_list:
? ? ? ? operator = is_operator(item)
? ? ? ? # 压入数字栈
? ? ? ? if not operator:
? ? ? ? ? ? # π和e转换成可用于计算的值
? ? ? ? ? ? if item == 'π':
? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(pi)
? ? ? ? ? ? elif item == '-π':
? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(-pi)
? ? ? ? ? ? elif item == 'e':
? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(e)
? ? ? ? ? ? elif item == '-e':
? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(-e)
? ? ? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(float(item)) ?# 字符串转换为浮点数
? ? ? ? # 如果是运算符
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? while True:
? ? ? ? ? ? ? ? # 如果运算符栈为空，则无条件入栈
? ? ? ? ? ? ? ? if len(op_stack) == 0:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? op_stack.append(item)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? ? ? ? ? # 决定压栈或弹栈
? ? ? ? ? ? ? ? tag = decision(op_stack[-1], item)
? ? ? ? ? ? ? ? # 如果是-1，则压入运算符栈并进入下一次循环
? ? ? ? ? ? ? ? if tag == -1:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? op_stack.append(item)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? ? ? ? ? # 如果是0，则弹出运算符栈内最后一个'('并丢掉当前')'，进入下一次循环
? ? ? ? ? ? ? ? elif tag == 0:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? op_stack.pop()
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? gaojie(op_stack, num_stack) ?# '('前是'√'、'sin'或'arcsin'时，对括号内算式的计算结果作相应的运算
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? ? ? ? ? # 如果是1，则弹出运算符栈内最后一个元素和数字栈内最后两个元素
? ? ? ? ? ? ? ? elif tag == 1:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if item in ['√', 'sin', 'arcsin']:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? op_stack.append(item)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num1 = num_stack.pop()
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? # 将计算结果压入数字栈并接着循环，直到遇到break跳出循环
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? num_stack.append(calculate(num1, num2, op))
? ? # 大循环结束后，数字栈和运算符栈中可能还有元素的情况
? ? while len(op_stack) != 0:
? ? ? ? op = op_stack.pop()
? ? ? ? num2 = num_stack.pop()
? ? ? ? num1 = num_stack.pop()
? ? ? ? num_stack.append(calculate(num1, num2, op))
? ? result = str(num_stack[0])
? ? # 去掉无效的0和小数点，例：1.0转换为1
? ? if result[len(result) - 1] == '0' and result[len(result) - 2] == '.':
? ? ? ? result = result[0:-2]
? ? return result


if __name__ == '__main__':
? ? # formula = "2 * ( 3 - 5 * ( - 6 + 3 * 2 / 2 ) )"
? ? formula = "arcsin ( 0 )"
? ? formula_list = formula_format(formula)
? ? result = final_calc(formula_list)
? ? print("算式：", formula)
? ? print("计算结果：", result)

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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