本文小編為大家詳細(xì)介紹“怎么使用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算解釋器”，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，細(xì)節(jié)處理妥當(dāng)，希望這篇“怎么使用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算解釋器”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)學(xué)習(xí)新知識(shí)吧。
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這里先展示了程序的幫助信息，然后是幾個(gè)簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算測(cè)試，看起來(lái)是沒問(wèn)題了（我可不敢保證，程序沒有bug?。?。
這個(gè)格式化的 JSON 信息太長(zhǎng)了，不利于直接看到。我們將它渲染出來(lái)看最后生成的樹形圖。保存下面這個(gè) JSON 在一個(gè)文件中，這里我叫做 demo.json，然后執(zhí)行如下命令：pytm-cli -d LR -i demo.json -o demo.html，然后再瀏覽器打開生成的 html 文件。
所有的代碼都在這里了，只需要一個(gè)文件 my_eval.py，想要運(yùn)行的話，復(fù)制、粘貼，然后按照演示的步驟執(zhí)行即可。
Node、BinOp、Constan 是用來(lái)表示節(jié)點(diǎn)的類.
Calculator 中 lexizer 方法是進(jìn)行分詞的，本來(lái)我是打算使用正則的，如果你看過(guò)我前面的博客的話，可以發(fā)現(xiàn)我是用的正則來(lái)分詞的（因?yàn)?Python 的官方文檔正則表達(dá)式中有一個(gè)簡(jiǎn)易的分詞程序）。不過(guò)我看其他人都是手寫的分詞，所以我也這樣做了，不過(guò)感覺并不是很好，很繁瑣，而且容易出錯(cuò)。
parse 方法是進(jìn)行解析的，主要是解析表達(dá)式的結(jié)構(gòu)，判斷是否符合四則運(yùn)算的文法，最終生成表達(dá)式樹（它的 AST）。
重慶分公司
重慶分公司
"""
Grammar
G -> E
E -> T E'
E' -> '+' T E' | '-' T E' | ?
T -> F T'
T' -> '*' F T' | '/' F T' | ?
F -> '(' E ')' | num | name
"""
import json
import argparse
class Node:
"""
簡(jiǎn)單的抽象語(yǔ)法樹節(jié)點(diǎn)，定義一些需要使用到的具有層次結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)
"""
def eval(self) -> float: ... # 節(jié)點(diǎn)的計(jì)算方法
def visit(self): ... # 節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)方法
class BinOp(Node):
"""
BinOp Node
"""
def __init__(self, left, op, right) -> None:
self.left = left
self.op = op
self.right = right
def eval(self) -> float:
if self.op == "+":
return self.left.eval() + self.right.eval()
if self.op == "-":
return self.left.eval() - self.right.eval()
if self.op == "*":
return self.left.eval() * self.right.eval()
if self.op == "/":
return self.left.eval() / self.right.eval()
return 0
def visit(self):
"""
遍歷樹的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，并生成 JSON 表示
"""
return {
"name": "BinOp",
"children": [
self.left.visit(),
{
"name": "OP",
"children": [
{
"name": self.op
}
]
},
self.right.visit()
]
}
class Constant(Node):
"""
Constant Node
"""
def __init__(self, value) -> None:
self.value = value
def eval(self) -> float:
return self.value
def visit(self):
return {
"name": "NUMBER",
"children": [
{
"name": str(self.value) # 轉(zhuǎn)成字符是因?yàn)殇秩境蓤D像時(shí)，需要該字段為 str
}
]
}
class Calculator:
"""
Simple Expression Parser
"""
def __init__(self, expr) -> None:
self.expr = expr # 輸入的表達(dá)式
self.parse_end = False # 解析是否結(jié)束，默認(rèn)未結(jié)束
self.toks = [] # 解析的 tokens
self.index = 0 # 解析的下標(biāo)
def lexizer(self):
"""
分詞
"""
index = 0
while index < len(self.expr):
ch = self.expr[index]
if ch in [" ", "\r", "\n"]:
index += 1
continue
if '0' <= ch <= '9':
num_str = ch
index += 1
while index < len(self.expr):
n = self.expr[index]
if '0' <= n <= '9':
if ch == '0':
raise Exception("Invalid number!")
num_str = n
index += 1
continue
break
self.toks.append({
"kind": "INT",
"value": int(num_str)
})
elif ch in ['+', '-', '*', '/', '(', ')']:
self.toks.append({
"kind": ch,
"value": ch
})
index += 1
else:
raise Exception("Unkonwn character!")
def get_token(self):
"""
獲取當(dāng)前位置的 token
"""
if 0 <= self.index < len(self.toks):
tok = self.toks[self.index]
return tok
if self.index == len(self.toks): # token解析結(jié)束
return {
"kind": "EOF",
"value": "EOF"
}
raise Exception("Encounter Error, invalid index = ", self.index)
def move_token(self):
"""
下標(biāo)向后移動(dòng)一位
"""
self.index += 1
def parse(self) -> Node:
"""
G -> E
"""
# 分詞
self.lexizer()
# 解析
expr_tree = self.parse_expr()
if self.parse_end:
return expr_tree
else:
raise Exception("Invalid expression!")
def parse_expr(self):
"""
E -> T E'
E' -> + T E' | - T E' | ?
"""
# E -> E E'
left = self.parse_term()
# E' -> + T E' | - T E' | ?
while True:
tok = self.get_token()
kind = tok["kind"]
value = tok["value"]
if tok["kind"] == "EOF":
# 解析結(jié)束的標(biāo)志
self.parse_end = True
break
if kind in ["+", "-"]:
self.move_token()
left = BinOp(left, value, self.parse_term())
else:
break
return left
def parse_term(self):
"""
T -> F T'
T' -> * F T' | / F T' | ?
"""
# T -> F T'
left = self.parse_factor()
# T' -> * F T' | / F T' | ?
while True:
tok = self.get_token()
kind = tok["kind"]
value = tok["value"]
if kind in ["*", "/"]:
self.move_token()
right = self.parse_factor()
left = BinOp(left, value, right)
else:
break
return left
def parse_factor(self):
"""
F -> '(' E ')' | num | name
"""
tok = self.get_token()
kind = tok["kind"]
value = tok["value"]
if kind == '(':
self.move_token()
expr_node = self.parse_expr()
if self.get_token()["kind"] != ")":
raise Exception("Encounter Error, expected )!")
self.move_token()
return expr_node
if kind == "INT":
self.move_token()
return Constant(value=value)
raise Exception("Encounter Error, unknown factor: ", kind)
if __name__ == "__main__":
# 添加命令行參數(shù)解析器
cmd_parser = argparse.ArgumentParser(
description="Simple Expression Interpreter!")
group = cmd_parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("--tokens", help="print tokens", action="store_true")
group.add_argument("--ast", help="print ast in JSON", action="store_true")
cmd_parser.add_argument(
"expr", help="expression, contains ['+', '-', '*', '/', '(', ')', 'num']")
args = cmd_parser.parse_args()
calculator = Calculator(expr=args.expr)
tree = calculator.parse()
if args.tokens: # 輸出 tokens
for t in calculator.toks:
print(f"{t['kind']:3s} ==> {t['value']}")
elif args.ast: # 輸出 JSON 表示的 AST
print(json.dumps(tree.visit(), indent=4))
else: # 計(jì)算結(jié)果
print(tree.eval())讀到這里，這篇“怎么使用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的四則運(yùn)算解釋器”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識(shí)點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過(guò)才能領(lǐng)會(huì)，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。
