最近自學Python，想做些小專案練練手，發現程傑寫的大話設計模式這書不錯，適合新手入門。開始這本書第一章學習，這裡實現簡單工廠模式。以實現圖形介面的簡易計算器為例項，能夠計算+-/*% ( )等混合表示式，ps: 沒有實現負數的功能。具體過程大致分為以下幾個步驟：

• 定義只計算兩個數的運算類 Operation
• 繼承Operation類，實現+-*/%子類
• 定義運算工廠OperationFactory
• 定義混合運算類MixedOperation
• 定義圖形介面顯示類Display

1. 定義只計算兩個數的運算類 Operation

定義兩個成員變數，及一個成員函式：

class Operation
 
:
    number_a = 0
    number_b = 0

    def get_result(self):
        return 0

2. 繼承Operation類，實現+-*/%子類

如定義加法類OperationAdd，重寫get_result()方法：

class OperationAdd(Operation):
    def get_result(self):
        return self.number_a + self.number_b

3. 定義運算工廠OperationFactory

這就是這一章用到的簡單工廠模式，通過例項化物件來完成某一種運算需求。這裡用到Python的字典來實現如C++語言中的switch功能。

class OperationFactory():
    @staticmethod
    def create_operation(operator):
        # use dict to replace switch function
        operator_dict = {
            '+': OperationAdd,
            '-': OperationSub,
            '*': OperationMul,
            '/': OperationDiv,
            '%': OperationMod,
        }
        oper = operator_dict.get(operator)()
 

4. 定義混合運算類MixedOperation

四則混合運算(還包括取餘%)的演算法是通過中綴表示式轉換為字尾表示式，再對字尾表示式進行計算。關於中綴表示式轉換為字尾表示式再計算的詳細過程可參考這位博主的文章。

class MixedOperation():
    priority_dict = {'(': 1, ')': 1, '*': 3, '/': 3, '%': 3, '+': 4, '-': 4}

    def __init__(self, input_exp):
        self.input_exp = input_exp
        self.postfix_list = self.infix2postfix(self.input_exp)
        self.result = self.cal_postfix(self.postfix_list)

    def infix2postfix(self, input_exp):
        infix_exp = input_exp
        postfix_list = []
        stack = []
        # transfer to infix list which does not contain null item
        infix_list = re.split('(\+|-|\*|/|%|\(|\))', infix_exp)
        while '' in infix_list:
            infix_list.remove('')
        for index, item in enumerate(infix_list):
            if self.is_num(item):
                postfix_list.append(item)
            elif not self.is_num(item):
                if len(stack) == 0:
                    stack.append(item)
                elif item == '(':
                    stack.append(item)
                elif item == ')':
                    stack_re = stack[::-1]
                    k = len(stack_re) - stack_re.index('(') - 1  # index of the last '(' in stack
                    out_items = stack[(k+1):len(stack)]  # get out these items after '('
                    postfix_list.extend(out_items[::-1])
                    del stack[k:len(stack)]
                elif self.priority_dict[item] < self.priority_dict[stack[-1]]:  # higher priority
                    stack.append(item)
                else:
                    stack_copy = stack
                    for index0, item0 in [(len(stack)-i-1, stack[len(stack)-i-1]) for i in range(len(stack))]:
                        if len(stack) == 0 or self.priority_dict[item0] > self.priority_dict[item] or item0 == '(':
                            break
                        else:
                            postfix_list.append(item0)
                            del stack_copy[index0]
                    stack_copy.append(item)
                    stack = stack_copy
        postfix_list.extend(stack[::-1])
        return postfix_list

    def cal_postfix(self, postfix_list):
        if len(postfix_list) == 1:
            return self.str2num(postfix_list[0])
        else:
            for index, item in enumerate(postfix_list):
                if self.priority_dict.has_key(item):
                    oper = OperationFactory.create_operation(item)
                    oper.number_a = self.str2num(postfix_list[index-2])
                    oper.number_b = self.str2num(postfix_list[index-1])
                    temp_res = oper.get_result()  # get the calculate result of two numbers before operator item
                    postfix_list[index-2] = str(temp_res)
                    del postfix_list[index-1:index+1]
                    break
                else:
                    pass
            return self.cal_postfix(postfix_list)

    def is_num(self, item):
        if re.findall('\d+', item):
            return 1
        else:
            return 0

    def str2num(self, item):
        if re.findall('\.', item):
            return float(item)
        else:
            return int(item)

5. 定義圖形介面顯示類Display

為了讓程式有較為好的擴充套件性模組性，讓計算和顯示類進行分離，第一次圖形化介面程式設計，沒仔細研究，寫的很簡單，使用的Tkinter包，可參考相關Tkinter程式設計資料，見參考資料。該部分程式碼參見後面完整的Python程式。

程式效果如圖：

附件：

參考資料：