用Python編寫一個簡單的計算器

一、背景介紹

計算器是人們生活中使用頻率非常高的工具，不管是進行數學運算還是計算時間和日期，計算器都能給我們相應的幫助。Python作為一門功能強大的編程語言，為我們編寫計算器提供了非常便利的條件。在本文中，我們將介紹如何使用Python開發一個簡單的計算器。

二、設計思路

我們將使用Python的tkinter庫來實現這個計算器。其實，使用tkinter來實現圖形用戶界面非常方便。我們只需要通過導入tkinter庫，定義窗口、按鍵、事件等相關參數就能夠實現一個簡單的計算器了。

計算器主要分為兩個部分：顯示屏和操作部件。其中，操作部件包括數字鍵、運算符鍵和控制鍵。具體而言，我們需要添加10個數字鍵，按鍵0~9，加減乘除四個運算符和其他的控制鍵，如等於鍵、清楚鍵等。同時，還需要在窗口中顯示當前的計算結果。

三、代碼實現

from tkinter import *

class Calculator:
    def __init__(self):
        self.root = Tk()  # 創建一個頂層窗口
        self.root.title("計算器")  # 窗口標題
        self.result = StringVar()  # 創建一個用於顯示結果的變數
        self.result.set('')  # 設置默認顯示為空
        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)  # 顯示屏的位置和樣式
        # 創建「C」按鈕
        clear_button = Button(self.root, text='C', width=5, height=2, command=self.clear)
        clear_button.grid(row=1, column=0)
        # 創建等於「=」按鈕
        equal_button = Button(self.root, text='=', width=5, height=2, command=self.calculate)
        equal_button.grid(row=1, column=3)
        # 創建數字按鈕
        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)
        # 創建運算符按鈕
        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()  # 進入消息循環

    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  # 如果當前為空或以運算符結尾則無效
        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]  # 去除末尾的運算符
        else:
            pass
        self.result.set(eval(expression))

四、源碼分析

為了實現一個簡單的計算器，我們首先需要創建一個頂層窗口，然後在窗口中添加顯示屏和操作部件，使其具備數字輸入、運算和結果顯示等功能。

首先，我們定義一個Calculator類，它包含創建窗口和添加控制項的各個方法。在構造函數中，我們創建了一個名為result的字元串變數，並設置其默認值為空。接著，我們創建了顯示屏entry，並將其與result綁定，以便顯示在窗口中。

接下來，我們創建了「C」鍵和「=」鍵的Button按鈕，並分別綁定清除和計算方法。然後，我們創建了10個數字按鈕，將它們分別綁定到數字的Lambda函數上，以便可以輸入數字。最後，我們創建了4個與運算符相關的按鈕，並使用與定義數字相似的Lambda函數將它們綁定到相應的操作方法上。

在Calculator類中，我們還實現了四個方法。input_number()方法負責將數字鍵添加到當前顯示屏上；input_op()方法用於添加運算符；clear()方法用於清除屏幕上的內容；calculate()方法用於計算表達式並顯示結果。

五、使用方法

使用Python編寫的計算器非常易於使用。只需單擊數字鍵進行輸入，單擊運算符鍵進行計算，單擊「C」「AC」鍵進行清除。當然，您也可以使用鍵盤輸入數字和運算符，並按Enter鍵來進行計算。這種實現方法甚至比其他計算器更直觀、更簡單。

六、總結

在本文中，我們介紹了如何使用Python和tkinter庫來編寫一個簡單的計算器程序。我們使用Python的面向對象編程風格，定義了一個Calculator類，並在窗口中添加了各種控制項來實現計算器的各種功能。使用Python編寫計算器程序非常簡單，並且可以自由地擴展其功能，使其符合您的需求。