评估字符串中的数学表达式

Question

我的问题很简单，假设我有一个字符串，比如 s = 'line $sin(2*x) $x*cos(x) $x'，而我已经知道了 x 的值（比如是1.0），现在我想把这个字符串计算出来，变成类似 s = line 0.909 -0.416 1.0' 的样子。你可以看到字符串 s 中有三个数学表达式：每个表达式都是以 $ 符号开头，并且以空格或行尾结束。

这个想法应该很简单：使用正则表达式和 re.sub 函数。我之前对正则表达式一无所知，经过一两个小时的学习，我掌握了一些基础知识，但还是搞不清楚怎么写出一个合适的模式来匹配这三个表达式，每个表达式单独匹配。如果我能成功做到这一点，剩下的部分就简单了，使用 eval() 来计算表达式，转换成字符串，然后把整个字符串组合起来返回。下面是我写的代码。

import re
from math import *

# parameters
x = 1.0
# test strings
s = 'line $sin(2*x) $x*cos(x) $x'

p = '\$[\s+]'

def replacer(s):
    if s.startswith('$'):
        return eval(s[1:])
    else:
        return "ERROR"

print re.sub(p,replacer,s)

我确定我的正则表达式是错的，因为它没有捕捉到这三个模式，我尝试了很多不同的模式……有没有人能帮我找到一个有效的模式？然后我想我就可以继续做其他部分了。更新：问题解决了，见下面的选定答案。

Answer 1

你第一个遇到的问题是，你在正则表达式中使用了 [\s+]，这个只会匹配空格或者加号一次。
你想要的正确表达式是 \$(\S+)，它会把除了$符号以外的所有内容放到一个捕获组里，方便后面使用。

其次，你需要用更符合Python风格的方式来编写代码。把随机的变量和表达式到处乱放是不可重用的。
相反，应该把重复的变量放在一个函数的范围内，这样长期来看会减少麻烦。

在这个情况下，你需要的正则函数不是 re.sub，而是 re.findall。这个函数会遍历字符串中的所有匹配项。

你会注意到我在使用正则之前先编译了它，这样可以让代码看起来更整洁。

最后，我们会遍历一个非常简单的 list() 数据类型，里面是我们的正则匹配结果。

如你所见，你可以简单地在任何表达式和任何值上调用 evaluate_expression() 函数。

import re
from math import *


def evaluate_expression(equation, **kwargs):
    for key in kwargs:
        exec key + " = " + str(kwargs[key])  # Creates x variable
    parser = re.compile(r'\$(\S+)')
    expressions = parser.findall(equation)
    for expression in expressions:
        print eval(expression)

evaluate_expression('line $sin(2*x) $x*cos(x) $x', x=1.0)