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软件体系结构的第二次实验（解释器风格与管道过滤器风格）

一、实验目的

　　1．熟悉体系结构的风格的概念

　　2．理解和应用管道过滤器型的风格。

　　3、理解解释器的原理

　　4、理解编译器模型

二、实验环境

　　硬件： 

　　软件：Python或任何一种自己喜欢的语言

三、实验内容

　　1、实现“四则运算”的简易翻译器。

　　结果要求：

　　　　1）实现加减乘除四则运算，允许同时又多个操作数，如：2+3*5-6 结果是11

　　　　2）被操作数为整数，整数可以有多位

　　　　3）处理空格

　　　　4）输入错误显示错误提示，并返回命令状态“CALC”

  　　　　图1    实验结果示例

　　加强练习：

　　　　1、有能力的同学，可以尝试实现赋值语句，例如x=2+3*5-6，返回x=11。（注意：要实现解释器的功能，而不是只是显示）

　　　　2、尝试实现自增和自减符号，例如x++ 

　　　　3、采用管道-过滤器（Pipes and Filters）风格实现解释器

                        图2  管道-过滤器风格

                     图 3  编译器模型示意图

　　本实验，实现的是词法分析和语法分析两个部分。

四、实验步骤：

　代码如下：

# coding=utf-8
# coding=utf-8
import re,os,sys

def compute_exponent(arg):


    val = arg[0]
    pattern = re.compile(r‘\d+\.?\d*[\*]{2}[\+\-]?\d+\.?\d*‘)
    mch = pattern.search(val)
    if not mch:
        return
    content = pattern.search(val).group()

    if len(content.split(‘**‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘**‘)
        value = float(n1) ** float(n2)
    else:
        pass

    before, after = pattern.split(val, 1)
    new_str = "%s%s%s" % (before,value,after)
    arg[0] = new_str
    compute_exponent(arg)

def compute_mul_div(arg):
    """ 操作乘除
    :param expression:表达式
    :return:计算结果
    """

    val = arg[0]
    pattern = re.compile(r‘\d+\.?\d*[\*\/\%\/\/]+[\+\-]?\d+\.*\d*‘)
    mch = pattern.search(val)
    if not mch:
        return
    content = pattern.search(val).group()

    if len(content.split(‘*‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘*‘)
        value = float(n1) * float(n2)
    elif len(content.split(‘//‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘//‘)
        value = float(n1) // float(n2)
    elif len(content.split(‘%‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘%‘)
        value = float(n1) % float(n2)
    elif len(content.split(‘/‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘/‘)
        value = float(n1) / float(n2)
    else:
        pass

    before, after = pattern.split(val, 1)
    new_str = "%s%s%s" % (before,value,after)
    arg[0] = new_str
    compute_mul_div(arg)


def compute_add_sub(arg):
    """ 操作加减
    :param expression:表达式
    :return:计算结果
    """
    while True:
        if arg[0].__contains__(‘+-‘) or arg[0].__contains__("++") or arg[0].__contains__(‘-+‘) or arg[0].__contains__("--"):
            arg[0] = arg[0].replace(‘+-‘,‘-‘)
            arg[0] = arg[0].replace(‘++‘,‘+‘)
            arg[0] = arg[0].replace(‘-+‘,‘-‘)
            arg[0] = arg[0].replace(‘--‘,‘+‘)
        else:
            break


    if arg[0].startswith(‘-‘):

        arg[1] += 1
        arg[0] = arg[0].replace(‘-‘,‘&‘)
        arg[0] = arg[0].replace(‘+‘,‘-‘)
        arg[0] = arg[0].replace(‘&‘,‘+‘)
        arg[0] = arg[0][1:]
    val = arg[0]

    pattern = re.compile(r‘\d+\.?\d*[\+\-]{1}\d+\.?\d*‘)
    mch = pattern.search(val)
    if not mch:
        return
    content = pattern.search(val).group()
    if len(content.split(‘+‘))>1:
        n1, n2 = content.split(‘+‘)
        value = float(n1) + float(n2)
    else:
        n1, n2 = content.split(‘-‘)
        value = float(n1) - float(n2)

    before, after = pattern.split(val, 1)
    new_str = "%s%s%s" % (before,value,after)
    arg[0] = new_str
    compute_add_sub(arg)


def compute(expression):
    """ 操作加减乘除
    :param expression:表达式
    :return:计算结果
    """
    inp = [expression,0]

    # 处理表达式中的指数
    compute_exponent(inp)

    # 处理表达式中的乘除求余等
    compute_mul_div(inp)

    # 处理表达式的加减
    compute_add_sub(inp)
    if divmod(inp[1],2)[1] == 1:
        result = float(inp[0])
        result = result * -1
    else:
        result = float(inp[0])
    return result


def exec_bracket(expression):
    """ 递归处理括号，并计算
    :param expression: 表达式
    :return:最终计算结果
    """
    pattern = re.compile(r‘\(([\+\-\*\/\%\/\/\*\*]*\d+\.*\d*){2,}\)‘)
    # 如果表达式中已经没有括号，则直接调用负责计算的函数，将表达式结果返回，如：2*1-82+444
    #if not re.search(‘\(([\+\-\*\/]*\d+\.*\d*){2,}\)‘, expression):
    if not pattern.search(expression):
        final = compute(expression)
        return final
    # 获取 第一个 只含有 数字/小数 和 操作符 的括号
    # 如：
    #    [‘1-2*((60-30+(-40.0/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))‘]
    #    找出：(-40.0/5)
    content = pattern.search(expression).group()


    # 分割表达式，即：
    # 将[‘1-2*((60-30+(-40.0/5)*(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))‘]
    # 分割更三部分：[‘1-2*((60-30+(    (-40.0/5)      *(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))‘]
    before, nothing, after = pattern.split(expression, 1)

    print(‘before:‘,expression)
    content = content[1:len(content)-1]

    # 计算，提取的表示 (-40.0/5)，并活的结果，即：-40.0/5=-8.0
    ret = compute(content)

    print(‘%s=%s‘ %( content, ret))

    # 将执行结果拼接，[‘1-2*((60-30+(      -8.0     *(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))‘]
    expression = "%s%s%s" %(before, ret, after)
    print(‘after:‘,expression)
    print("="*10,‘previous result is‘,"="*10)

    # 循环继续下次括号处理操作，本次携带者的是已被处理后的表达式，即：
    # [‘1-2*((60-30+   -8.0  *(9-2*5/3+7/3*99/4*2998+10*568/14))-(-4*3)/(16-3*2))‘]

    # 如此周而复始的操作，直到表达式中不再含有括号
    return exec_bracket(expression)



# 使用 __name__ 的目的：
#   只有执行 python index.py 时，以下代码才执行
#   如果其他人导入该模块，以下代码不执行
if __name__ == "__main__":
    flag = True

    os.system(‘clear‘)

    print(‘\n================================================================‘)
    print(‘\033[33m 欢迎使用计算器 ：\033[0m‘)
    print(‘\n================================================================‘)



    while flag:
        calculate_input = raw_input(‘\033[32m请输入计算的表达式 | (退出:q):\033[0m‘)
        calculate_input = re.sub(‘\s*‘,‘‘,calculate_input)
        if len(calculate_input) == 0:
            continue
        elif calculate_input == ‘q‘:
            sys.exit(‘退出程序‘)
        elif re.search(‘[^0-9\.\-\+\*\/\%\/\/\*\*\(\)]‘,calculate_input):
            print(‘\033[31m 输入错误，请重新输入!!!\033[0m‘)
        else:
            result = exec_bracket(calculate_input)
            print(‘the expression result is %s‘ % result)

pythonCaltor

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原文地址：http://www.cnblogs.com/lyfsta/p/7746100.html