在 Python3 上评估没有 eval() 的数学表达式

Question

我正在开发一个“复制粘贴计算器”，它可以检测复制到系统剪贴板的任何数学表达式，评估它们并将答案复制到准备粘贴的剪贴板。然而，虽然代码使用了 eval() 函数，但考虑到用户通常知道他们在复制什么，我并不十分担心。话虽如此，我想找到一种更好的方法，而不会给计算带来障碍（= 例如，消除计算乘法或指数的能力）。

这是我的代码的重要部分：

#! python3
import pyperclip, time

parsedict = {"×": "*",
             "÷": "/",
             "^": "**"} # Get rid of anything that cannot be evaluated

def stringparse(string): # Remove whitespace and replace unevaluateable objects
    a = string
    a = a.replace(" ", "")
    for i in a:
        if i in parsedict.keys():
            a = a.replace(i, parsedict[i])
    print(a)
    return a

def calculate(string):
    parsed = stringparse(string)
    ans = eval(parsed) # EVIL!!!
    print(ans)
    pyperclip.copy(str(ans))

def validcheck(string): # Check if the copied item is a math expression
    proof = 0
    for i in mathproof:
        if i in string:
            proof += 1
        elif "http" in string: #TODO: Create a better way of passing non-math copies
            proof = 0
            break
    if proof != 0:
        calculate(string)

def init(): # Ensure previous copies have no effect
    current = pyperclip.paste()
    new = current
    main(current, new)

def main(current, new):
    while True:
        new = pyperclip.paste()
        if new != current:
            validcheck(new)
            current = new
            pass
        else:
            time.sleep(1.0)
            pass

if __name__ == "__main__":
    init()

问：我应该使用什么来代替 eval() 来计算答案？

Answer 1

你应该使用ast.parse:

import ast

try:
    tree = ast.parse(expression, mode='eval')
except SyntaxError:
    return    # not a Python expression
if not all(isinstance(node, (ast.Expression,
        ast.UnaryOp, ast.unaryop,
        ast.BinOp, ast.operator,
        ast.Num)) for node in ast.walk(tree)):
    return    # not a mathematical expression (numbers and operators)
result = eval(compile(tree, filename='', mode='eval'))

请注意，为简单起见，这允许所有一元运算符（+、-、~、not）以及算术和按位二元运算符（+、-、@987654330 @, /, %, // **, <<, >>, &, |, ^) 但不是逻辑或比较运算符。 If 应该可以直接细化或扩展允许的运算符。

Answer 2

不使用eval，你必须实现一个解析器，或者使用现有的包，比如simpleeval（我不是作者，还有其他的，但我已经成功地测试过了）

一行，加上import：

>>> from simpleeval import simpleeval
>>> simpleeval.simple_eval("(45 + -45) + 34")
34
>>> simpleeval.simple_eval("(45 - 22*2) + 34**2")
1157

现在，如果我尝试通过导入模块来破解计算器：

>>> simpleeval.simple_eval("import os")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "K:\CODE\COTS\python\simpleeval\simpleeval.py", line 466, in simple_eval
    return s.eval(expr)
  File "K:\CODE\COTS\python\simpleeval\simpleeval.py", line 274, in eval
    return self._eval(ast.parse(expr.strip()).body[0].value)
AttributeError: 'Import' object has no attribute 'value'

抓住了！神秘的错误消息来自 simpleeval 可以评估您可以选择通过字典传递的变量。捕获AttributeError 异常以拦截格式错误的表达式。不需要eval。

Answer 3

原生 Python3：不使用内置函数

input_string = '1+1-1*4+1'
result = 0
counter = -1
for ch in range(len(input_string)):
    if counter == ch:
        continue
    if input_string[ch] in ['-', '+', '/', '*', '**']:
        next_value = int(input_string[ch+1])
        if input_string[ch] == '-':
            result -= next_value
            counter = ch+1
        elif input_string[ch] == '+':
            result += next_value
            counter = ch+1
        elif input_string[ch] == '*':
            result *= next_value
            counter = ch+1
        elif input_string[ch] == '/':
            result /= next_value
            counter = ch+1
        elif input_string[ch] == '**':
            result **= next_value
            counter = ch+1
    else:
        result = int(input_string[ch])

print(result)

输出：

原始字符串是：'1+1-1*4+1'
评估结果为：5