用Python编写一个简单的计算器

一、背景介绍

计算器是人们生活中使用频率非常高的工具，不管是进行数学运算还是计算时间和日期，计算器都能给我们相应的帮助。Python作为一门功能强大的编程语言，为我们编写计算器提供了非常便利的条件。在本文中，我们将介绍如何使用Python开发一个简单的计算器。

二、设计思路

我们将使用Python的tkinter库来实现这个计算器。其实，使用tkinter来实现图形用户界面非常方便。我们只需要通过导入tkinter库，定义窗口、按键、事件等相关参数就能够实现一个简单的计算器了。

计算器主要分为两个部分：显示屏和操作部件。其中，操作部件包括数字键、运算符键和控制键。具体而言，我们需要添加10个数字键，按键0~9，加减乘除四个运算符和其他的控制键，如等于键、清楚键等。同时，还需要在窗口中显示当前的计算结果。

三、代码实现

from tkinter import *

class Calculator:
    def __init__(self):
        self.root = Tk()  # 创建一个顶层窗口
        self.root.title("计算器")  # 窗口标题
        self.result = StringVar()  # 创建一个用于显示结果的变量
        self.result.set('')  # 设置默认显示为空
        self.entry = Entry(self.root, textvariable=self.result, bd=3, bg='white', justify='right')
        self.entry.grid(row=0, column=0, columnspan=4, pady=5)  # 显示屏的位置和样式
        # 创建“C”按钮
        clear_button = Button(self.root, text='C', width=5, height=2, command=self.clear)
        clear_button.grid(row=1, column=0)
        # 创建等于“=”按钮
        equal_button = Button(self.root, text='=', width=5, height=2, command=self.calculate)
        equal_button.grid(row=1, column=3)
        # 创建数字按钮
        button_1 = Button(self.root, text='1', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('1'))
        button_1.grid(row=2, column=0)
        button_2 = Button(self.root, text='2', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('2'))
        button_2.grid(row=2, column=1)
        button_3 = Button(self.root, text='3', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('3'))
        button_3.grid(row=2, column=2)
        button_4 = Button(self.root, text='4', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('4'))
        button_4.grid(row=3, column=0)
        button_5 = Button(self.root, text='5', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('5'))
        button_5.grid(row=3, column=1)
        button_6 = Button(self.root, text='6', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('6'))
        button_6.grid(row=3, column=2)
        button_7 = Button(self.root, text='7', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('7'))
        button_7.grid(row=4, column=0)
        button_8 = Button(self.root, text='8', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('8'))
        button_8.grid(row=4, column=1)
        button_9 = Button(self.root, text='9', width=5, height=2, command=lambda: self.input_number('9'))
        button_9.grid(row=4, column=2)
        button_0 = Button(self.root, text='0', width=12, height=2, command=lambda: self.input_number('0'))
        button_0.grid(row=5, column=0, columnspan=2)
        # 创建运算符按钮
        button_add = Button(self.root, text='+', width=5, height=2, command=lambda: self.input_op('+'))
        button_add.grid(row=2, column=3)
        button_minus = Button(self.root, text='-', width=5, height=2, command=lambda: self.input_op('-'))
        button_minus.grid(row=3, column=3)
        button_multiply = Button(self.root, text='*', width=5, height=2, command=lambda: self.input_op('*'))
        button_multiply.grid(row=4, column=3)
        button_divide = Button(self.root, text='/', width=5, height=2, command=lambda: self.input_op('/'))
        button_divide.grid(row=5, column=3)
        self.root.mainloop()  # 进入消息循环

    def input_number(self, number):
        current = self.result.get()
        self.result.set(current + str(number))

    def input_op(self, op):
        current = self.result.get()
        if current.endswith(('/', '*', '-', '+')) or current == '':
            pass  # 如果当前为空或以运算符结尾则无效
        else:
            self.result.set(current + op)

    def clear(self):
        self.result.set('')

    def calculate(self):
        expression = self.result.get()
        if expression == '':
            return
        elif expression.endswith(('/', '*', '-', '+')):
            expression = expression[:-1]  # 去除末尾的运算符
        else:
            pass
        self.result.set(eval(expression))

四、源码分析

为了实现一个简单的计算器，我们首先需要创建一个顶层窗口，然后在窗口中添加显示屏和操作部件，使其具备数字输入、运算和结果显示等功能。

首先，我们定义一个Calculator类，它包含创建窗口和添加控件的各个方法。在构造函数中，我们创建了一个名为result的字符串变量，并设置其默认值为空。接着，我们创建了显示屏entry，并将其与result绑定，以便显示在窗口中。

接下来，我们创建了“C”键和“=”键的Button按钮，并分别绑定清除和计算方法。然后，我们创建了10个数字按钮，将它们分别绑定到数字的Lambda函数上，以便可以输入数字。最后，我们创建了4个与运算符相关的按钮，并使用与定义数字相似的Lambda函数将它们绑定到相应的操作方法上。

在Calculator类中，我们还实现了四个方法。input_number()方法负责将数字键添加到当前显示屏上；input_op()方法用于添加运算符；clear()方法用于清除屏幕上的内容；calculate()方法用于计算表达式并显示结果。

五、使用方法

使用Python编写的计算器非常易于使用。只需单击数字键进行输入，单击运算符键进行计算，单击“C”“AC”键进行清除。当然，您也可以使用键盘输入数字和运算符，并按Enter键来进行计算。这种实现方法甚至比其他计算器更直观、更简单。

六、总结

在本文中，我们介绍了如何使用Python和tkinter库来编写一个简单的计算器程序。我们使用Python的面向对象编程风格，定义了一个Calculator类，并在窗口中添加了各种控件来实现计算器的各种功能。使用Python编写计算器程序非常简单，并且可以自由地扩展其功能，使其符合您的需求。