【Python OOP Diary 1.1】题目二：简单计算器，改错与优化

Python计算器程序优化：从基础到高级的三个版本详解

【Python OOP Diary 1】3个基础题目巩固Class概念

三个版本完整代码

版本一：修正错误的基础版本

class Calculator:def __init__(self, a, b, operator):self.a = aself.b = bself.operator = operatorself.result = Noneself.valid_operation = True  # 添加标志位控制输出def calculate(self):"""执行计算"""if self.operator == '+':self.result = self.a + self.belif self.operator == '-':self.result = self.a - self.belif self.operator == '*':self.result = self.a * self.belif self.operator == '/':if self.b == 0:print('The denominator cannot be zero!')self.valid_operation = Falseelse:self.result = self.a / self.belse:print('Operator ERROR!')self.valid_operation = Falsedef output(self):"""输出结果"""if self.valid_operation:print(f'{self.a}{self.operator}{self.b}={self.result}')if __name__ == '__main__':while True:user_input = input().strip().split()if user_input == ['0', '0', '0']:breaktry:a, b, operator = float(user_input[0]), float(user_input[1]), user_input[2]calculator = Calculator(a, b, operator)calculator.calculate()calculator.output()except (IndexError, ValueError):print('Input format ERROR! Please use: number number operator')

版本二：使用异常处理的优化版本

class Calculator:def __init__(self, a, b, operator):self.a = aself.b = bself.operator = operatorself.result = Nonedef calculate(self):"""执行计算并返回结果"""operations = {'+': lambda: self.a + self.b,'-': lambda: self.a - self.b,'*': lambda: self.a * self.b,'/': lambda: self.a / self.b if self.b != 0 else self._handle_division_by_zero()}if self.operator not in operations:raise ValueError('Operator ERROR!')self.result = operations[self.operator]()return self.resultdef _handle_division_by_zero(self):"""处理除零错误"""raise ValueError('The denominator cannot be zero!')def __str__(self):"""字符串表示，用于输出"""if self.result is not None:return f'{self.a}{self.operator}{self.b}={self.result}'return f'{self.a}{self.operator}{self.b}'if __name__ == '__main__':while True:try:# 获取输入user_input = input().strip().split()# 退出条件if user_input == ['0', '0', '0']:break# 解析输入a, b, operator = float(user_input[0]), float(user_input[1]), user_input[2]# 创建计算器并执行计算calculator = Calculator(a, b, operator)calculator.calculate()# 输出结果print(calculator)except ValueError as e:# 处理所有错误情况print(e)except (IndexError, ValueError):print('Input format ERROR! Please use: number number operator')

版本三：使用静态方法的进一步优化版本

class Calculator:@staticmethoddef calculate(a, b, operator):"""静态方法，直接执行计算"""operations = {'+': lambda x, y: x + y,'-': lambda x, y: x - y,'*': lambda x, y: x * y,'/': lambda x, y: x / y if y != 0 else exec('raise ValueError("The denominator cannot be zero!")')}if operator not in operations:raise ValueError('Operator ERROR!')return operations[operator](a, b)if __name__ == '__main__':while True:try:# 获取输入user_input = input().strip().split()# 退出条件if user_input == ['0', '0', '0']:break# 解析输入并计算a, b, operator = float(user_input[0]), float(user_input[1]), user_input[2]result = Calculator.calculate(a, b, operator)# 输出结果print(f'{a}{operator}{b}={result}')except ValueError as e:print(e)except (IndexError, ValueError):print('Input format ERROR! Please use: number number operator')

七个关键知识点详解

1. self.result = None - 初始化与None值

def __init__(self, a, b, operator):self.a = aself.b = bself.operator = operatorself.result = None  # 初始化为None

详解：

• None 是Python中的一个特殊常量，表示"空"或"无值"
• 使用 None 初始化变量可以明确表示该变量尚未被赋值
• 与使用0或其他魔法数字相比，None 更能表达"结果待计算"的语义
• 可以通过 is None 或 is not None 来检查变量状态

应用场景：

• 变量初始状态未知
• 函数返回值可能为空
• 作为可选参数的默认值

2. Lambda表达式 - 匿名函数

operations = {'+': lambda: self.a + self.b,'-': lambda: self.a - self.b,'*': lambda: self.a * self.b,# ...
}

详解：

• Lambda是创建匿名函数的快捷方式
• 语法：lambda 参数: 表达式
• 与普通函数的对比：

  # 普通函数
  def add(x, y):return x + y# Lambda表达式
  add = lambda x, y: x + y
  

特点：

• 单行函数，只能包含一个表达式
• 自动返回表达式的结果
• 常用于简单的操作和高阶函数中

3. 条件表达式与函数调用

'/': lambda: self.a / self.b if self.b != 0 else self._handle_division_by_zero()

详解：

• 这是Python的三元条件运算符
• 语法：值1 if 条件 else 值2
• 等价于：

  if self.b != 0:return self.a / self.b
  else:return self._handle_division_by_zero()
  

优势：

• 代码更简洁
• 在一行内完成条件判断
• 提高代码可读性（对于简单条件）

4. 抛出异常 - 主动错误处理

if self.operator not in operations:raise ValueError('Operator ERROR!')

详解：

• raise 语句用于主动抛出异常
• 可以抛出内置异常或自定义异常
• 语法：raise 异常类型(错误信息)

常用内置异常：

• ValueError：值错误
• TypeError：类型错误
• IndexError：索引错误
• KeyError：键错误
• ZeroDivisionError：除零错误

优势：

• 提前发现和处理错误
• 避免程序继续执行产生更严重的问题
• 提供清晰的错误信息

5. 异常捕获与处理

except ValueError as e:print(e)

详解：

• try-except 是Python的异常处理机制
• 可以捕获特定类型的异常
• as e 将异常对象赋值给变量e，可以访问异常信息

完整语法：

try:# 可能抛出异常的代码risky_operation()
except SpecificException as e:# 处理特定异常handle_error(e)
except AnotherException as e:# 处理另一种异常handle_another_error(e)
else:# 如果没有异常发生do_something()
finally:# 无论是否发生异常都会执行cleanup()

6. 多重异常捕获

except (IndexError, ValueError):print('Input format ERROR!')

详解：

• 可以同时捕获多种异常类型
• 使用元组包含多个异常类型
• 适用于处理方式相同的多种异常

应用场景：

• 输入验证：多种可能的输入错误
• 数据解析：多种可能的格式错误
• API调用：多种可能的网络错误

7. 静态方法详解

@staticmethod
def calculate(a, b, operator):# 不需要self参数operations = {'+': lambda x, y: x + y,'-': lambda x, y: x - y,# ...}return operations[operator](a, b)

静态方法深度解析：

1. 基本概念：

• 静态方法使用 @staticmethod 装饰器定义
• 不需要 self 参数（实例参数）
• 属于类，但不依赖于类实例

2. 调用方式：

# 通过类名调用（推荐）
result = Calculator.calculate(1, 2, '+')# 通过实例调用（不推荐）
calc = Calculator(1, 2, '+')  # 实际上不需要创建实例
result = calc.calculate(1, 2, '+')  # 这样调用很奇怪

3. 与实例方法的对比：

特性	实例方法	静态方法
参数	需要self参数	不需要self参数
调用	通过实例调用	通过类名调用
访问	可以访问实例属性	不能访问实例属性
用途	操作实例数据	工具函数，与类相关但不依赖实例

4. 与类方法的区别：

class MyClass:@staticmethoddef static_method():print("静态方法")@classmethoddef class_method(cls):print(f"类方法，可以访问类{cls}")

• 类方法接收 cls 参数，可以访问类属性
• 静态方法不接收特殊参数，不能访问类或实例属性

5. 静态方法的优势：

代码简洁性：

# 实例方法版本
class Calculator:def __init__(self, a, b, operator):self.a = aself.b = bself.operator = operatordef calculate(self):# 需要访问self.a, self.b, self.operatorpass# 使用
calc = Calculator(1, 2, '+')
result = calc.calculate()# 静态方法版本
class Calculator:@staticmethoddef calculate(a, b, operator):# 直接使用参数pass# 使用
result = Calculator.calculate(1, 2, '+')

内存效率：

• 静态方法不需要创建实例，节省内存
• 对于工具类，可以避免不必要的实例化

设计清晰：

• 明确表示该方法不依赖于对象状态
• 提高代码的可读性和可维护性

6. 适用场景：

• 工具函数（如数学计算、格式转换）
• 工厂方法（创建对象）
• 与类相关但不依赖实例状态的操作

7. 实际应用示例：

class MathUtils:@staticmethoddef factorial(n):"""计算阶乘"""if n == 0:return 1return n * MathUtils.factorial(n - 1)@staticmethoddef is_prime(n):"""判断素数"""if n < 2:return Falsefor i in range(2, int(n**0.5) + 1):if n % i == 0:return Falsereturn True# 使用
print(MathUtils.factorial(5))  # 120
print(MathUtils.is_prime(17))  # True