Python计算器（模拟eval）

先说说这个项目的目的：就想实现一个类似 Python 内置 eval 函数的功能，能处理带括号、加减乘除的复杂算术表达式，给你一个简单的计算器。当然，不谈安全性和性能，纯粹是练手理解递归和数据处理。

思路其实挺清晰的，核心就是三步走：
1. 把原始字符串拆成列表，方便逐项处理——用正则把数字、运算符、括号都分开。
2. 递归去掉最内层的括号，一层层往外剥，直到整个式子没有括号。这一步要处理好符号粘连问题，比如 - - 或 - 这类情况。
3. 没有括号后，先处理乘除，再处理加减，得到最终结果。

关键点在于括号的剥离方法。不能直接用 index() 去找左括号——因为 index 永远返回第一个匹配项，而非当前遇到的。所以得自己维护一个计数器 count，遍历列表时遇到左括号就记下索引，直到遇到第一个右括号，然后切片取出中间那部分，计算后替换掉原列表中的这一段。每替换一次就触发递归，直到括号全部消失。

替换后很可能出现 - 或 - - 这类多余符号，需要专门写一个 change() 函数来处理：检测到连续两个减号就合并成一个加号（或者正负抵消），类似的还有空格加减号等情况。这个函数在递归中和乘除运算后都需要调用。

乘除运算也是递归思路：从左到右遍历列表，遇到 * 或 / 就计算相邻两个数，然后替换结果、删除操作符和右操作数。然后递归调用自身，直到没有乘除符号。注意如果操作数是负数（即 * - 形式），要特殊处理符号。

加减运算相对简单，遍历列表累加即可，但也要注意第一个元素可能是负号的情况。最后根据结果的正负返回不同格式的列表（正数直接字符串，负数用 ['-', str(-sum)]）。

整个流程通过 calculate() 函数判断是否包含乘除或加减来自动调用对应的处理函数，而 simplify() 函数负责递归剥括号，最终 calculator() 主函数将字符串格式化、去括号、计算并返回浮点数结果。

放上完整代码，注意正则表达式拆分的细节和符号处理的边界情况：

import re

def eq_format(eq):
    '''
    将算术字符串拆分为列表，例如 '1-2*3' -> ['1','-','2','*','3']
    '''
    format_list = re.findall(r'[\d.]+|[()+\-*/]', eq)
    return format_list

def change(eq, count):
    '''
    处理列表中连续出现的 '-', '- -' 等符号问题
    比如 ['-', '-', '2'] -> ['+', '2']
    '''
    if eq[count] == '-':
        if eq[count-1] == '-':
            eq[count-1] = '+'
            del eq[count]
        elif eq[count-1] == '+':
            eq[count-1] = '-'
            del eq[count]
    return eq

def deal_multiplication_division(eq):
    '''
    递归处理所有乘除运算
    '''
    count = 0
    while count < len(eq):
        if eq[count] == '*':
            if eq[count+1] != '-':
                eq[count-1] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+1])
                del eq[count]
                del eq[count]
            else:
                eq[count] = float(eq[count-1]) * float(eq[count+2])
                eq[count-1] = '-'
                del eq[count+1]
                del eq[count+1]
                eq = change(eq, count-1)
            return deal_multiplication_division(eq)
        elif eq[count] == '/':
            if eq[count+1] != '-':
                eq[count-1] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+1])
                del eq[count]
                del eq[count]
            else:
                eq[count] = float(eq[count-1]) / float(eq[count+2])
                eq[count-1] = '-'
                del eq[count+1]
                del eq[count+1]
                eq = change(eq, count-1)
            return deal_multiplication_division(eq)
        count += 1
    return eq

def deal_plus_minus(eq):
    '''
    处理加减运算，返回最终结果的列表形式
    '''
    if eq[0] != '-':
        total = float(eq[0])
    else:
        total = 0.0
    count = 0
    for i in eq:
        if i == '-':
            total -= float(eq[count+1])
        elif i == '+':
            total += float(eq[count+1])
        count += 1
    if total >= 0:
        return [str(total)]
    else:
        return ['-', str(-total)]

def calculate(s_eq):
    '''
    不带括号的列表，先乘除后加减
    '''
    if '*' in s_eq or '/' in s_eq:
        s_eq = deal_multiplication_division(s_eq)
    if '+' in s_eq or '-' in s_eq:
        s_eq = deal_plus_minus(s_eq)
    return s_eq

def simplify(format_list):
    '''
    递归去除所有括号
    '''
    bracket = 0
    count = 0
    while count < len(format_list):
        if format_list[count] == '(':
            bracket = count
        elif format_list[count] == ')':
            temp = format_list[bracket+1 : count]
            new_temp = calculate(temp)
            format_list = format_list[:bracket] + new_temp + format_list[count+1:]
            format_list = change(format_list, bracket)
            return simplify(format_list)
        count += 1
    return format_list

def calculator(eq):
    format_list = eq_format(eq)
    s_eq = simplify(format_list)
    ans = calculate(s_eq)
    if len(ans) == 2:
        return -float(ans[1])
    else:
        return float(ans[0])

if __name__ == '__main__':
    equation = '1-2*((60-30+(-40/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))'
    ans = calculator(equation)
    print('eval运算结果：', eval(equation))
    print('程序运算结果:', ans)

参考链接：
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