import re


# 格式化字符串函数(消除一些错误的格式)
def format_string(string):
    # 一系列的替换语句
    string = string.replace("--", "-")
    string = string.replace("-+", "-")
    string = string.replace("++", "+")
    string = string.replace("*+", "*")
    string = string.replace("/+", "/")
    string = string.replace(" ", "-")

    return string


# 检查函数（检查输入的表达式是否合法）
def chek_expression(string):
    check_result = True   # 标志位

    if not string.count("(") == string.count(")"):   # 检查括号是否完整
        print("输入错误，未匹配到完整括号!")
        check_result = False

    if re.findall('[a-pr-z]+', string.lower()):   # 检查是否包含字母
        print("输入错误，包含非法字符!")
        check_result = False

    return check_result


# 加减法函数
def add_minus(string):

    add_regular = r'[\-]?\d+\.?\d*\+[\-]?\d+\.?\d*'       # 定义一个匹配的规则
    sub_regular = r'[\-]?\d+\.?\d*\-[\-]?\d+\.?\d*'       # 同上
# 注解：[\-]? 如果有负号，匹配负号； \d+ 匹配最少一个数字； \.? 是否有小数点，有就匹配；\d* 是否有数字有就匹配
# \+ 匹配一个加号；  [\-]?\d+\.?\d*  这几个同上

    # 加法
    while re.findall(add_regular, string):    # 按照regular规则获取一个表达式,用while循环，把所有加法都算完

        add_list = re.findall(add_regular, string)
        for add_stars in add_list:
            x, y = add_stars.split('+')      # 获取两个做加法的数(以+号作为分割对象)，分别赋给x和y
            add_result = '+' + str(float(x) + float(y))
            string = string.replace(add_stars, add_result)   # 替换
        string = format_string(string)

    # 减法
    while re.findall(sub_regular, string):    # 用while循环，把所有减法都算完

        sub_list = re.findall(sub_regular, string)
        for sub_stars in sub_list:
            x, y = sub_stars.split('-')  # 获取两个做减法的数(以-号作为分割对象)，分别赋给x和y
            sub_result = '+' + str(float(x) + float(y))
            string = string.replace(sub_stars, sub_result)   # 替换
        string = format_string(string)

    return string


# 乘、除法函数
def multiply_divide(string):
    regular = r'[\-]?\d+\.?\d*[*/][\-]?\d+\.?\d*'  # 定义一个匹配的规则regular

    while re.findall(regular, string):
        expression = re.search(regular, string).group()    # 按照regular规则获取一个表达式

        # 如果是乘法
        if expression.count('*') == 1:
            x, y = expression.spilt('*')
            mul_result = str(float(x) * float(y))
            string = string.replace(expression, mul_result)  # 计算结果替换原表达式
            string = format_string(string)  # 格式化

        # 如果是除法
        if expression.count('/') == 1:
            x, y = expression.spilt('/')
            div_result = str(float(x) / float(y))
            string = string.replace(expression, div_result)
            string = format_string(string)  # 格式化

        # 如果是阶乘
        if expression.count('**') == 1:
            x, y = expression.spilt('**')
            pow_result = 1
            for i in range(int(y)):
                pow_result *= int(x)
            string = string.replace(expression, str(pow_result))
            string = format_string(string)  # 格式化

    return string


# 主程序
while True:
    source = input("请输入表达式：")   # 输入要计算的式子

    if source == "Q":    # 该判断语句只能写在前面，写后面会报错
        exit()   # 如果输入是Q，退出

    elif chek_expression(source):
        print("eval result: ", eval(source))   # eval() 是把其他类型转换为字符串
        sourse = format_string(source)

        if source.count("(") > 0:
            stars = re.search(r'\([^()]*\)', source).group()   # 去括号，得到括号里的字符串
            replace_stars = multiply_divide(stars)   # 将括号的表达式进行乘除运算
            replace_stars = add_minus(stars)         # 将乘除的结果进行加减运算
            source = format_string(source.replace(stars, replace_stars))  # 用计算结果替换括号字符串

        # 没有括号直接进行运算
        else:
            replace_stars = multiply_divide(source)   # 乘除运算
            replace_stars = add_minus(source)    # 加减运算
            source = source.replace(source, replace_stars)