Python交互式计算器教程与代码实现

计算器这一概念可以追溯到17世纪，最初以机械设备的形式诞生。随着时间的推移，这些计算器不断演进，变得更加普及。到了20世纪60年代，第一台电子计算器问世。如今，计算器已深度融入电脑乃至手机等现代设备中。

无论是物理形态还是数字形式，计算器都已成为现代生活中不可或缺的工具。在日常生活中，无论是计算租金、核对账单总额，还是计算孩子成绩的最终百分比，人们都会借助计算器来完成。

本文将利用Python编程的基础知识，包括函数、条件语句、字典和循环，来构建一个功能完备的计算器。

计算器的工作原理

所构建的计算器将遵循以下工作流程：

程序会提示用户输入第一个数字。
接着，程序会提示用户选择一个运算符号。
然后，程序会提示用户输入第二个数字。
计算器将执行相应的运算并打印输出结果。
程序会询问用户是希望继续使用当前结果进行计算（类似于物理计算器），还是重新开始一次新的计算。
如果用户选择重新开始，程序将重新启动上述整个流程。
如果用户选择继续使用当前结果，该结果将作为下一个计算的第一个数字，然后程序会再次提示用户选择运算符号，并依照首次计算的流程继续执行。

为了更好地理解上述逻辑，可以将其绘制成流程图：

计算器工作流程图

定义运算函数

首先，定义当用户选择相应运算符号时将被调用的函数。这里将定义add函数用于加法，subtract函数用于减法，multiply函数用于乘法，以及divide函数用于除法。这些函数都将接收两个数字作为输入参数，对它们执行选定的运算，并返回计算结果。

def add(num1, num2):
    return num1 + num2
def subtract(num1, num2):

return num1 - num2
def multiply(num1, num2):

return num1 * num2
def divide(num1, num2):

return num1/num2

创建运算字典

接下来，创建一个名为operations的字典。在这个字典中，运算符号将作为键（key）存储，而对应的操作名称（即函数名）则作为值（value）存储。程序会提示用户选择一个运算，并根据用户的选择调用上面定义的具体运算函数。

operations = {
    "+": add,
    "-": subtract,
    "*": multiply,
    "/": divide,
}

获取用户输入

在定义好所有函数之后，现在需要向用户获取输入：包括第一个数字num1、用户选择的运算符号operation_symbol，以及第二个数字num2。

num1 = float(input("What is the first number?: "))
for symbol in operations:
            print(symbol)
operation_symbol = input("Pick an operation: ")
num2 = float(input("What is the next number?: "))

需要注意的是，程序会将输入的数字转换为浮点数（float）类型。此外，代码中还包含一个for循环，用于遍历之前定义的operations字典中的所有键（即运算符号），并将它们打印出来供用户选择。

计算并显示结果

接下来是计算答案并将其完整地打印给用户。以下代码将用于实现这一目的：

answer = operations[operation_symbol](num1, num2)
print(f"{num1} {operation_symbol} {num2} = {answer}")

answer变量将存储根据所选运算符号调用相应函数后得到的值。为了正确格式化输出语句，代码中使用了f-string。

使用While循环实现计算器连续性

在计算并显示结果之后，下一步是检查用户是否希望继续使用计算器，即是基于当前结果answer继续计算，还是重新开始一次全新的计算。为此，程序会定义一个布尔变量should_accumulate。当用户选择继续计算时，该变量为True；当用户选择不继续并希望重新启动计算器时，该变量为False。should_accumulate变量将在代码的早期部分进行定义。

should_accumulate = True
while should_accumulate:

...

choice = input(f"Type 'y' to continue calculating with {answer}, or type 'n' to start a new calculation: ")
    if choice == "y":
        num1 = answer
    else:
        should_accumulate = False
        print("

" * 20)

由于should_accumulate变量被初始化为True，并且代码中添加了一个while循环，因此循环内部的代码将持续运行，直到用户输入‘n’。当用户选择‘n’时，计算将不再继续，而是停止。代码会通过打印20行空行来模拟清空控制台。然而，若要真正重启计算器，这里将引入Python中一个名为“递归”的函数概念。

为了实现计算器的重启功能，可以将整个计算逻辑封装为一个函数。当需要重新启动计算器而不继续使用上次的结果时，就可以调用这个函数。这将通过一个递归函数来实现。Python中的递归允许函数在其自身内部被调用，具体实现如下所示：

def calculator():
    should_accumulate = True
    num1 = float(input("What is the first number?: "))
while should_accumulate:
    for symbol in operations:
        print(symbol)
    operation_symbol = input("Pick an operation: ")
    num2 = float(input("What is the next number?: "))
    answer = operations[operation_symbol](num1, num2)
    print(f"{num1} {operation_symbol} {num2} = {answer}")

    choice = input(f"Type 'y' to continue calculating with {answer}, or type 'n' to start a new calculation: ")

    if choice == "y":
        num1 = answer
    else:
        should_accumulate = False
        print("

" * 20)

calculator()

请注意，calculator函数在其自身内部被调用了。为了首次运行这段代码，需要在函数外部显式地调用calculator()。

您可以通过以下链接获取完整的代码示例：https://github.com/MahnoorJaved98/Using-Python-to-Build-a-Calculator

总结

通过本文的学习，读者应该已经掌握了如何利用Python的基础语法和特性（如函数、字典、循环和递归）来构建一个功能完整的交互式计算器。这个项目不仅实践了Python编程的基本功，也展示了如何将抽象的逻辑思维转化为实际可运行的代码。希望这个实践能激发读者对Python编程的兴趣，并在未来的学习和项目中加以应用。