Question

我正在编写一个程序，其中方程式作为字符串输入，然后进行评估。到目前为止，我已经想出了这个：

test_24_string = str(input("Enter your answer: "))
test_24 = eval(test_24_string)

我需要这个等式的字符串版本和评估版本。但是，eval是一个非常危险的功能。但是，使用int()不起作用，因为它是一个等式。是否有Python函数将从字符串中计算数学表达式，就像输入数字一样？

Answer 1

一种方法是使用numexpr。它主要是用于优化（和多线程）numpy操作的模块，但它也可以处理数学python表达式：

>>> import numexpr
>>> numexpr.evaluate('2 + 4.1 * 3')
array(14.299999999999999)

您可以在结果上调用.item以获得类似python的类型：

>>> numexpr.evaluate('17 / 3').item()
5.666666666666667

这是第三方扩展模块，所以它可能在这里完全矫枉过正，但它比eval更安全，并且支持许多功能（包括numpy和math操作）。如果还支持“变量替换”：

>>> b = 10
>>> numexpr.evaluate('exp(17) / b').item()
2415495.27535753

python标准库的一种方法是ast.literal_eval，但非常有限。它适用于Python中最基本的数据类型和文字：

>>> import ast
>>> ast.literal_eval('1+2')
3

但失败的表达更为复杂，如：

>>> ast.literal_eval('import os')
SyntaxError: invalid syntax

>>> ast.literal_eval('exec(1+2)')
ValueError: malformed node or string: <_ast.Call object at 0x0000023BDEADB400>

不幸的是，+和-以外的任何运营商都是不可能的：

>>> ast.literal_eval('1.2 * 2.3')
ValueError: malformed node or string: <_ast.BinOp object at 0x0000023BDEF24B70>

我在这里复制了部分文档，其中包含支持的类型：

安全地评估表达式节点或包含Python文字或容器显示的字符串。提供的字符串或节点可能只包含以下Python文字结构：字符串，字节，数字，元组，列表，字符串，集合，布尔值和无。

Answer 2

编写后缀表达式求值程序并不困难。下面是一个工作示例。（还有available在github上。）

import operator
import math

_add, _sub, _mul = operator.add, operator.sub, operator.mul
_truediv, _pow, _sqrt = operator.truediv, operator.pow, math.sqrt
_sin, _cos, _tan, _radians = math.sin, math.cos, math.tan, math.radians
_asin, _acos, _atan = math.asin, math.acos, math.atan
_degrees, _log, _log10 = math.degrees, math.log, math.log10
_e, _pi = math.e, math.pi
_ops = {'+': (2, _add), '-': (2, _sub), '*': (2, _mul), '/': (2, _truediv),
        '**': (2, _pow), 'sin': (1, _sin), 'cos': (1, _cos), 'tan': (1, _tan),
        'asin': (1, _asin), 'acos': (1, _acos), 'atan': (1, _atan),
        'sqrt': (1, _sqrt), 'rad': (1, _radians), 'deg': (1, _degrees),
        'ln': (1, _log), 'log': (1, _log10)}
_okeys = tuple(_ops.keys())
_consts = {'e': _e, 'pi': _pi}
_ckeys = tuple(_consts.keys())


def postfix(expression):
    """
    Evaluate a postfix expression.

    Arguments:
        expression: The expression to evaluate. Should be a string or a
                    sequence of strings. In a string numbers and operators
                    should be separated by whitespace

    Returns:
        The result of the expression.
    """
    if isinstance(expression, str):
        expression = expression.split()
    stack = []
    for val in expression:
        if val in _okeys:
            n, op = _ops[val]
            if n > len(stack):
                raise ValueError('not enough data on the stack')
            args = stack[-n:]
            stack[-n:] = [op(*args)]
        elif val in _ckeys:
            stack.append(_consts[val])
        else:
            stack.append(float(val))
    return stack[-1]

用法：

In [2]: from postfix import postfix

In [3]: postfix('1 2 + 7 /')
Out[3]: 0.42857142857142855

In [4]: 3/7
Out[4]: 0.42857142857142855

Answer 3

我遇到了同样的问题，并解决了这个问题：

def safe_math_eval(string):
    allowed_chars = "0123456789+-*(). /"
    for char in string:
        if char not in allowed_chars:
            raise Exception("Unsafe eval")

    return eval(string)

仍然有一个我看不到的安全问题。如果有安全问题，请告诉我。

安全地评估简单的弦方程

3 个答案: