如何在Python中评估自定义数学表达式。

Question

我正在用Python编写一个自定义的骰子掷出解析器（如果你想嘲笑我也可以）。基本上，我想使用标准的数学计算方法，但是加入‘d’运算符：

#xdy
sum = 0
for each in range(x):
    sum += randInt(1, y)
return sum

因此，例如，1d6 + 2d6 + 2d6-72 + 4d100 =（5）+（1 + 1）+（6 + 2）-72 +（5 + 39 + 38 + 59）= 84。

我曾经使用正则表达式将所有的“d”替换为求和，然后使用eval函数，但是当处理两侧括号时，我的正则表达式失败了。有没有比实现递归解析更快的方法？或者可以向eval中添加一个运算符吗？

编辑：我似乎给出了一个错误的例子，因为上面的例子可以在我的当前版本中正常工作。我正在寻找一种评估方式，例如（5 +（6d6））d（7-2 *（1d4））。 所谓“失败”，我只是指我的当前正则表达式表达式失效了。我对我的失败描述过于笼统，对于造成的困惑，我很抱歉。以下是我的当前代码：

def evalDice(roll_matchgroup):
    roll_split = roll_matchgroup.group('roll').split('d')
    print roll_split
    roll_list = []

    for die in range(int(roll_split[0])):
        roll = random.randint(1,int(roll_split[1]))
        roll_list.append(roll)

def EvalRoll(roll):
    if not roll: return 0
    rollPattern = re.compile('(?P<roll>\d*d\d+)')
    roll_string = rollPattern.sub(evalDice, roll.lower())

对于这个问题，"1d6+4d100" 可以正常工作，但是 "(1d6+4)d100" 或者 "1d6+4d(100)" 就会失败。

- taynaron

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你能展示一下你尝试过什么，以及它们是如何失败的吗？ - Daniel Stutzbach

最终只是编写了一个递归辅助函数。感谢所有的帮助！ - taynaron

Answer 1

你可以使用 `re.sub` 和一个回调函数来进行操作。请查看 这个链接，然后跳到 "If repl is a function..." 开头的段落。

import re
import random

def xdy(matchobj):
    x,y=map(int,matchobj.groups())
    s = 0
    for each in range(x):
        s += random.randint(1, y)
    return str(s)
s='1d6+2d6+2d6-72+4d100'
t=re.sub('(\d+)d(\d+)',xdy,s)
print(t)
# 5+10+8-72+197
print(eval(t))
# 148

- unutbu

Answer 2

Python不允许你编写全新的运算符，也不能使用常规语言来括号表达式。因此，你需要编写一个递归下降解析器。对于掷骰子语言来说，这应该相当简单。

或者，你可以利用现有的Python运算符，并使用Python的解析工具将文本转换为AST。

- Marcelo Cantos

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我认为括号只是用来作为演示中间结果的，不是DSL本身的一部分。直接写成 1d6+2d6+2d6-72+4d100 = 84 也不会很解释清楚。不过对于递归下降的建议还是加1。 - Marc Bollinger

那我有点困惑。为什么原帖中的正则表达式“在处理括号时崩溃了”？ - Marcelo Cantos

我比想象中更含糊不清，抱歉。上面的例子很好用。我的意思是，如果你在d的两侧加上括号（如(4+2)d6），解释器无法处理评估它。 - taynaron

Answer 3

请看一下PyParsing库。特别是examples页面，其中有一个sample与您所需的非常接近：

dice2.py

一个用于解析和评估字符串的骰子掷出解析器，例如“4d20 + 5.5 + 4d6.takeHighest(3)”。

- ars

Answer 4

这里使用了 eval，实际上这是相当糟糕的做法，但是为了演示而已。

>>> x = '1d6+2d6+2d6-72+4d100'
>>> eval(re.sub(r'(\d+)d(\d+)',r'sum((random.randint(1,x) for x in \1 * [\2]))', x))

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一些快速笔记：

这将会用 sum((random.randint(1,x) for x in 4 * [6])) 替换 4d6。

4 * [6] 返回一个列表 [6,6,6,6]。

((random.randint(1,x) for x in [6,6,6,6])) 是生成器表达式的等价形式；这个特定的表达式将返回四个介于1和6之间的随机数。

- kibibu

Answer 5

在我的 Supybot 掷骰子插件 中，我使用以下表达式进行解析。

r'(?P<sign>[+-])((?P<dice>\d*)d(?P<sides>\d+)|(?P<mod>\d+))'

然后获取每个骰子的总数和总修正值，进行投掷并获得总结果（我想显示每个骰子的总数）。

- wRAR