下面是“Python实现的科学计算器功能示例”的完整攻略。

Python实现的科学计算器功能示例

什么是科学计算器

科学计算器是一种能够进行科学计算的计算器，它能够支持诸如三角函数、对数函数、指数函数、复数运算等高级运算。同时，科学计算器还具有括号功能、历史记录、计算器模式选择等实用的功能。

设计思路

本示例的科学计算器将采用Python语言实现。主要思路是使用Python标准库中的math模块来实现高级函数的运算，并通过PyQt5实现科学计算器的界面。

实现步骤

实现本示例的科学计算器功能，需要完成以下几步：

步骤1：安装PyQt5

首先需要将PyQt5安装到计算机上。PyQt5是一个用于创建GUI应用程序的Python库，可以用来创建图形用户界面。

为了安装PyQt5，在控制台中运行以下命令：

pip install pyqt5

步骤2：创建主窗口

创建一个主窗口类，并设置窗口大小、标题等属性。在该类中使用布局管理器来布置窗口中的组件。

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QGridLayout, QWidget

class MainWindow(QMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()

        # 创建窗口的属性
        self.setWindowTitle("科学计算器")
        self.setFixedSize(300, 300)

        # 创建核心小部件
        centralWidget = QWidget(self)
        self.setCentralWidget(centralWidget)

        # 应用布局
        gridLayout = QGridLayout()
        centralWidget.setLayout(gridLayout)

        # 创建其他组件
        # ...

步骤3：创建计算器核心组件

在步骤2中创建了主窗口，接下来需要创建核心组件。核心组件包括一个显示屏、一个键盘和一个计算器引擎。

# 创建核心组件
class DisplayScreen(QLabel):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)
        self.setText("0")

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

class CalculatorEngine():
    def __init__(self):
        self.memory = 0

步骤4：设计计算器引擎

设计计算器引擎的关键是实现对高级函数的支持。在Python中，可以使用math模块来实现三角函数、对数函数、指数函数等高级数学运算。

import math

class CalculatorEngine():
    def __init__(self):
        self.memory = 0

    # 一些常用函数
    def sin(self, x):
        return math.sin(math.radians(x))

    def cos(self, x):
        return math.cos(math.radians(x))

    def tan(self, x):
        return math.tan(math.radians(x))

    def ln(self, x):
        return math.log(x)

    def log(self, x, base=None):
        if base:
            return math.log(x, base)
        else:
            return math.log10(x)

    def exp(self, x):
        return math.exp(x)

    def sqrt(self, x):
        return math.sqrt(x)

步骤5：实现计算器核心组件

在步骤3中创建了核心组件，接下来需要实现它们。

class DisplayScreen(QLabel):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)
        self.setText("0")
        self.setAlignment(Qt.AlignRight | Qt.AlignVCenter)

class CalculatorButton(QPushButton):
    def __init__(self, text, parent=None):
        super().__init__(text, parent)
        self.setFixedSize(50, 50)

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        # 计算器引擎
        self.engine = CalculatorEngine()

        # 显示屏
        self.screen = DisplayScreen()

        # 键盘
        self.btn1 = CalculatorButton("1")
        self.btn2 = CalculatorButton("2")
        self.btn3 = CalculatorButton("3")

        # ...

步骤6：添加响应事件

为键盘上的每个按钮添加响应事件，实现计算器的基本功能。

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        # 计算器引擎
        self.engine = CalculatorEngine()

        # 显示屏
        self.screen = DisplayScreen()

        # 键盘
        self.btn1 = CalculatorButton("1")
        self.btn1.clicked.connect(lambda: self.numberPressed('1'))

        self.btn2 = CalculatorButton("2")
        self.btn2.clicked.connect(lambda: self.numberPressed('2'))

        self.btn3 = CalculatorButton("3")
        self.btn3.clicked.connect(lambda: self.numberPressed('3'))

        # ...

    def numberPressed(self, number):
        pass

    def operatorPressed(self, operator):
        pass

    def equalPressed(self):
        pass

    def clearPressed(self):
        pass

步骤7：使用正则表达式爬取网页上的数据

本示例中还添加了一个高级功能，即使用正则表达式爬取网络上的数据。这个功能可以将用户输入的网址进行处理，获取网页上的一些特定信息。

import re
import urllib.request

class URLFetcher():
    def __init__(self):
        pass

    def fetchTitle(self, url):
        try:
            content = urllib.request.urlopen(url).read().decode("utf-8")
            title = re.findall("<title>(.*)</title>", content)[0]
            return title
        except:
            return "无法读取网页内容。"

示例1：计算三角函数

用户点击三角函数按钮，输入角度，计算对应的正弦、余弦、正切等函数值。

步骤1：创建三角函数的按钮

修改Keyboard类的构造函数，在键盘上添加三角函数的按钮。

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        # 计算器引擎
        self.engine = CalculatorEngine()

        # 显示屏
        self.screen = DisplayScreen()

        # 键盘
        # ...

        # 添加三角函数按钮
        self.btnSin = CalculatorButton("sin")
        self.btnSin.clicked.connect(lambda: self.functionPressed('sin'))

        self.btnCos = CalculatorButton("cos")
        self.btnCos.clicked.connect(lambda: self.functionPressed('cos'))

        self.btnTan = CalculatorButton("tan")
        self.btnTan.clicked.connect(lambda: self.functionPressed('tan'))

        # ...

    def functionPressed(self, func):
        pass

步骤2：实现三角函数的计算

修改Keyboard类的functionPressed函数，实现三角函数的计算。

class Keyboard(QWidget):
    def functionPressed(self, func):
        x = int(self.screen.text())
        result = 'Error'
        if func == 'sin':
            result = self.engine.sin(x)
        elif func == 'cos':
            result = self.engine.cos(x)
        elif func == 'tan':
            result = self.engine.tan(x)
        self.screen.setText(str(result))

示例2：使用正则表达式爬取网页标题

用户输入一个网址，计算器会自动爬取该网页的标题并显示在屏幕上。

步骤1：添加“网址输入框”和“爬取按钮”

修改Keyboard类的构造函数，添加一个网址输入框和一个爬取按钮。

from PyQt5.QtWidgets import QLineEdit

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        # 计算器引擎
        self.engine = CalculatorEngine()

        # 显示屏
        self.screen = DisplayScreen()

        # 键盘
        # ...

        # 添加网址输入框和爬取按钮
        self.urlLineEdit = QLineEdit()
        self.btnFetch = CalculatorButton("爬取")
        self.btnFetch.clicked.connect(self.fetchUrl)

        # 应用网格布局
        gridLayout.addWidget(self.urlLineEdit, 0, 0, 1, 3)
        gridLayout.addWidget(self.btnFetch, 1, 2)

    def fetchUrl(self):
        pass

步骤2：实现网页爬取功能

实现Keyboard类中的fetchUrl函数，该函数使用正则表达式从输入的URL中读取网页的标题，并在屏幕上显示。

class Keyboard(QWidget):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        # 计算器引擎
        self.engine = CalculatorEngine()

        # 显示屏
        self.screen = DisplayScreen()

        # 键盘
        # ...

        # 添加网址输入框和爬取按钮
        self.urlLineEdit = QLineEdit()
        self.btnFetch = CalculatorButton("爬取")
        self.btnFetch.clicked.connect(self.fetchUrl)

        # 应用网格布局
        gridLayout.addWidget(self.urlLineEdit, 0, 0, 1, 3)
        gridLayout.addWidget(self.btnFetch, 1, 2)

    def fetchUrl(self):
        url = self.urlLineEdit.text()
        if not url.startswith("http"):
            url = "http://" + url
        title = URLFetcher().fetchTitle(url)
        self.screen.setText(title)

总结

本示例展示了如何使用Python和PyQt5实现一个科学计算器，并添加了两个高级功能：三角函数计算和网页爬取。通过这个示例，我们学习了以下内容：

• 如何使用PyQt5创建GUI应用程序
• 如何使用正则表达式爬取网页上的数据
• 如何使用Python标准库中的math模块实现高级数学运算