四则运算

需求分析

1.能够随机生成0-100的数字和3-5个运算符；

2.能够将随机数和运算符组成可计算的算式并计算出正确的结果；

3.能够控制生成的题目数。

4.能够将生成的题目和答案按要求格式写入文件“result.txt”中。

功能设计

基本功能：按输入的数字生成相应数量的四则运算题目并写入文件。

设计实现

1.栈

2.生成随机的算式

3.将算式转为逆波兰表达式

4.计算逆波兰表达式的值

5.将表达式和运行结果写入文件

算法详解

 1.栈

设计为一个类，包括栈初始化、入栈、出栈和计算栈的长度。

2.生成随机的算式

使用random生成随机数、控制运算符的个数随机、生成随机运算符，将生成的数值和符号组成算式。

3.将算式转为逆波兰表达式

在python中设定四则运算符号的优先级，

cal = {"+": 1, "-": 1, "*": 2, "÷": 2}

借助栈实现生成后缀表达式。

4.计算逆波兰表达式的值

根据3转化的栈中的逆波兰表达式出栈计算。

5.将表达式和运行结果写入文件

文件读写，设计好写入文件的内容及其格式。

 

 

 1 class PyStack(object):      #自定义栈
 2 
 3     def __init__(self, initSize = 20, incSize = 10):
 4         self.initSize = incSize
 5         self.incSize = incSize
 6         self.stackList = []
 7         self.top = self.bottom = 0
 8 
 9     def push(self, ele):
10         if self.top-self.bottom >= self.initSize:
11             self.incSize += self.initSize
12         self.stackList.append(ele)
13         self.top += 1
14 
15     def pop(self):
16         if self.top-self.bottom > 0:
17             self.top -= 1
18             ret = self.stackList.pop()
19             return ret
20         else:
21             return None
22 
23     def len(self):
24         return self.top-self.bottom

1 def create_equation():
2     eq = []
3     sign = random.randint(3, 5)         #运算符的个数
4     for i in range(sign):
5         eq.append(random.randint(1, 100))
6         eq.append(operator[random.randint(0, 3)])
7     eq.append(random.randint(1, 100))
8     return eq

def reverse_polish(equation):
 2     result = []
 3     c = []
 4     slist = [i for i in equation]
 5     for item in slist:
 6         if item in range(0, 100):
 7             result.append(item)
 8         elif not c and item in cal.keys():
 9             c.append(item)
10             continue
11         elif c and item in cal.keys():
12             for x in range(c.__len__()):
13                 z = c[-1]
14                 temp = cal[z] if z in cal else cal1[z]
15                 if temp >= cal[item]:
16                     result.append(c.pop())
17                 else:
18                     c.append(item)
19                     break
20             if not c:
21                 c.append(item)
22         elif item == ")":
23             for x in range(c.__len__()):
24                 if c[-1] == "(":
25                     c.pop()
26                     break
27                 else:
28                     result.append(c.pop())
29         elif item == "(":
30             c.append(item)
31     for x in range(c.__len__()):
32         result.append(c.pop())
33     return result

1 def calculate(re_equation):         # 计算逆波兰表达式
 2     stack = PyStack()
 3     sumEnd = 0
 4 
 5     if len(re_equation) is 0:
 6         return sumEnd
 7     for i in re_equation:
 8         if i in range(0, 100):
 9             stack.push(float(i))
10         elif '+' is i:
11             a = stack.pop()
12             b = stack.pop()
13             stack.push(b + a)
14         elif '-' is i:
15             a = stack.pop()
16             b = stack.pop()
17             stack.push(b - a)
18         elif '*' is i:
19             a = stack.pop()
20             b = stack.pop()
21             stack.push(b * a)
22         elif '÷' is i:
23             a = stack.pop()
24             b = stack.pop()
25             if a == 0:
26                 return False             #print('%d/%d分子不能为0' % (b, a))
27             else:
28                 stack.push(b / a)
29     return stack.pop()