五人作业

功能：

        程序主要功能，是可以输入一个运算表达式，然后输出相对应的表达式的计算值。

        例如，我们输入的参数值为：1+2*3-4+6，那么它将把每一步运算的优先级，以及运算过程进行列举，并且最终算出最后的表达式的值。

思路：

采用栈，模拟数学运算来完成。

用一个字符列表(exp)来存储数学表达式，定义一个变量index表示exp的下标，下标从0开始。首先定义两个栈，stackOfOperator和stackOfNum，分别存储运算符和运算数，遇到运算数直接放进stackOfNum，遇到运算符，分四种情况：

（1）遇到负号；

（2）遇到右括号；

（3）遇到左括号；

（4）遇到+-*/；

前三种情况容易理解，第四种情况中四则运算是遵循先乘除再加减的（例如2*3+1），因此对于每个运算符，都要和stackOfOperator的栈顶符号等级比较，如果这个符号的等级比stackOfOperator栈顶符号等级高，什么也不做，直接放进栈；如果小于等于，就需要把stackOfNum的栈顶两个数字抽出来，进行计算。这里有个问题，在如果第一个运算符时，此时stackOfOperator为空，而且又需要与stackOfOperator栈顶运算符比较等级，为了解决这个问题，我在初始化stackOfOperator的时候，放进一个#，设置其等级为最低，用代码表示即为：

stackOfOperator, stackOfNum = ['#'], []

方法：

（1）：delBlank, 用于删除字符串内的空格

（2）：Precede方法，用来比较两个操作符的优先级，就是看那个操作符优先级高，从而来判定是否弹栈

（3）：Operate方法，是根据传入的两个值的参数，以及操作符，来进行加减乘除等操作，从而计算出表达式的值

（4）：Calc方法，是采用前面所述的算法，利用栈来模拟整个操作的过程，通过优先级的函数，来分布计算出每一步的计算值，并且输出到屏幕中

（5）：Main方法，是整个程序的入口方法，它从命令行参数中获取表达式的值，并且调用前面叙述的其他方法，得到最终的计算值并且print到屏幕。

代码如下：

def delBlank(s):

    from re import sub
    return sub(r'\s+', '', s)

def precede(a, b):
    # 优先级表格
    prior = (
        #'+'  '-'  '*'  '/'  '('  ')'  '#'
        ('>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'),  # '+'
        ('>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'),  # '-'
        ('>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'),  # '*'
        ('>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'),  # '/'
        ('<', '<', '<', '<', '<', '=', ' '),  # '('
        ('>', '>', '>', '>', ' ', '>', '>'),  # ')'
        ('<', '<', '<', '<', '<', ' ', '=')   # '#'
    )

    # 运算符
    char2num = {
        '+': 0,
        '-': 1,
        '*': 2,
        '÷': 3,
        '(': 4,
        ')': 5,
        '#': 6
    }

    return prior[char2num[a]][char2num[b]]

def operate(a, b, operator):
    '进行运算'
    if operator == '+':
        return a + b
    elif operator == '-':
        return a - b
    elif operator == '*':
        return a * b
    elif operator == '÷':
        if b == 0:
            return "VALUE ERROR"  # 除以0
        else:
            return a / b


def calc(exp):
    retval = []
    exp += '#'
    operSet = "+-*÷()#"
    stackOfOperator, stackOfNum = ['#'], []
    steps = []
    pos, ans, index, length = 0, 0, 0, len(exp)
    while index < length:  # 逐个字符读取
        e = exp[index]
        if e in operSet:
            # 是运算符号，处理
            topOperator = stackOfOperator.pop()
            compare = precede(topOperator, e)
            if compare == '>':
                try:
                    b = stackOfNum.pop()
                    a = stackOfNum.pop()
                except:
                    return "FORMAT ERROR"
                ans = operate(a, b, topOperator)
                steps.append(str(a) + topOperator + str(b) + '=' + str(ans))
                if ans == "VALUE ERROR":
                    return steps
                else:
                    stackOfNum.append(ans)
            elif compare == '<':
                stackOfOperator.append(topOperator)
                stackOfOperator.append(e)
                index += 1
            elif compare == '=':
                index += 1
        else:
            # 取下一个数字
            pos = index
            while not exp[index] in operSet:
                index += 1
            temp = exp[pos:index]  # 数字（字符串型）
            stackOfNum.append(Fraction(temp))  # 数字（分数型）

    if len(stackOfNum) == 1 and stackOfOperator == []:
        ans = stackOfNum.pop()
        steps.append(str(ans))
    else:
        ans = "INPUT ERROR"
        steps.append(str(ans))
    return steps
效果图：

总结：
在本次代码的编写过程中我发现，有时候你一个东西写完之后，如果你一开始并没有一个清晰的逻辑，把其中一个很小的问题忽视了，你将在最后检查的时候花费大量的时间去找这个小问题，一般这个问题都是你觉得肯定是这样的，是出乎意料的，没有太在意地方，这样话，你在检查的时候回很难找，花费大量的时间。
这次代码编写虽然基本功能实现了，但是我感觉，还存在改进的地方，尤其是用户体验的地方，虽然我显示了解答的过程，但是却不是特别的清晰，针对低年级的用户可能还是不太能够使其理解整个解答的过程。这一方面还需改进。