Как написать калькулятор на Python: варианты решений и советы

Расширенные примеры калькуляторов на Python

Ниже приведены более сложные и нестандартные реализации, которые демонстрируют различные возможности языка и подходы к решению задачи.

1. Калькулятор с историей операций

Программа сохраняет все вычисления в список и выводит их по запросу.

# Калькулятор с историей
history = []
while True:
    expr = input("Введите выражение (или 'h' для истории, 'q' для выхода): ")
    if expr == 'q':
        break
    if expr == 'h':
        for i, h in enumerate(history, 1):
            print(f"{i}: {h}")
        continue
    try:
        # Внимание: eval опасен, используйте с осторожностью
        result = eval(expr)
        history.append(f"{expr} = {result}")
        print("=", result)
    except Exception as e:
        print("Ошибка:", e)

Введите выражение (или 'h' для истории, 'q' для выхода): 2+3
= 5
Введите выражение (или 'h' для истории, 'q' для выхода): 10/2
= 5.0
Введите выражение (или 'h' для истории, 'q' для выхода): h
1: 2+3 = 5
2: 10/2 = 5.0
Введите выражение (или 'h' для истории, 'q' для выхода): q

Цель: демонстрация хранения данных в списке и обработки команд. Для реального использования рекомендуется вместо eval написать парсер (пример 4).

2. Калькулятор с поддержкой приоритета операций (собственный парсер)

Реализация алгоритма сортировочной станции (Shunting-yard) или рекурсивного спуска. Ниже упрощенный вариант для выражений с двумя операндами, но с приоритетом умножения и деления.

# Парсер для базовых операций с приоритетом (без скобок)
def calc(expr):
    # Разбиваем на токены (числа и операторы)
    tokens = []
    num = ''
    for ch in expr:
        if ch.isdigit() or ch == '.':
            num += ch
        else:
            if num:
                tokens.append(float(num))
                num = ''
            tokens.append(ch)
    if num:
        tokens.append(float(num))
    # Сначала умножение и деление
    i = 0
    while i < len(tokens):
        if tokens[i] in ('*', '/'):
            a = tokens[i-1]
            b = tokens[i+1]
            if tokens[i] == '*':
                tokens[i-1] = a * b
            else:
                if b == 0:
                    return "Ошибка: деление на ноль"
                tokens[i-1] = a / b
            del tokens[i:i+2]
            i -= 1
        i += 1
    # Затем сложение и вычитание
    result = tokens[0]
    for i in range(1, len(tokens), 2):
        op = tokens[i]
        b = tokens[i+1]
        if op == '+':
            result += b
        elif op == '-':
            result -= b
    return result

print(calc("2+3*4"))  # 14 (3*4=12, 2+12=14)
print(calc("10-2*3"))  # 4

14.0
4.0

Этот пример полезен для понимания принципов работы интерпретаторов. Для полноценного калькулятора потребуется поддержка скобок и унарных операторов.

3. Калькулятор с аргументами командной строки

Программа принимает выражение как аргумент при запуске и сразу выводит результат.

# calc.py - запуск: python calc.py "2+3*4"
import sys

if len(sys.argv) != 2:
    print("Использование: python calc.py 'выражение'")
    sys.exit(1)

expr = sys.argv[1]
try:
    # Безопасная замена: используем только числа и операторы
    allowed = set('0123456789.+-*/()')
    if not all(c in allowed for c in expr):
        raise ValueError("Недопустимые символы")
    result = eval(expr)  # Внимание: все равно опасно, если не фильтровать
    print(result)
except Exception as e:
    print("Ошибка:", e)

$ python calc.py "2+3"
5
$ python calc.py "10/3"
3.3333333333333335

Такой подход удобен для автоматизации и встраивания в другие скрипты. Фильтрация символов не гарантирует безопасность, но снижает риск.

4. Калькулятор с сохранением результатов в файл

Каждое вычисление записывается в текстовый файл history.txt.

# Калькулятор с логом
def log_result(expr, result):
    with open("history.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
        f.write(f"{expr} = {result}\n")

while True:
    expr = input("Введите выражение (пусто для выхода): ")
    if not expr:
        break
    try:
        res = eval(expr)
        print("=", res)
        log_result(expr, res)
    except Exception as e:
        print("Ошибка:", e)

Просмотр истории: cat history.txt или открыть в текстовом редакторе. Цель - показать работу с файлами. Для избежания конфликтов при параллельном доступе используется режим добавления 'a'.

5. Калькулятор с поддержкой тригонометрических функций (используя math)

Расширение функциональности за счет модуля math. Ввод выражения с функциями sin, cos, sqrt и т.д.

# Калькулятор с функциями из math (безопасная eval с ограничением)
import math
import re

# Список разрешенных функций
def safe_eval(expr):
    # Проверка на недопустимые символы
    allowed = set('0123456789.+-*/() abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_')
    if not all(c in allowed for c in expr):
        raise ValueError("Недопустимые символы")
    # Создаем безопасное окружение
    allowed_names = {k: v for k, v in math.__dict__.items() if not k.startswith("_")}
    allowed_names["__builtins__"] = None
    return eval(expr, allowed_names)

expr = input("Введите выражение (например, sin(0.5)+cos(0)): ")
try:
    result = safe_eval(expr)
    print("=", result)
except Exception as e:
    print("Ошибка:", e)

Введите выражение (например, sin(0.5)+cos(0)): sin(0.5)+cos(0)
= 1.479425538604203

Этот подход демонстрирует, как использовать eval с ограниченным пространством имен, что значительно безопаснее, чем полный доступ. Однако даже так возможно обойти ограничения через .__class__ и т.п., поэтому для серьезных проектов лучше использовать библиотеки типа numexpr или написать собственный парсер.