python - 正则表达式解析格式错误的多项式

简写版本

我正在使用此正则表达式:

(^|[yY]\s{0,}\=|\+|\-)\s{0,}([0-9]{0,}\.?[0-9]{0,})\s{0,}(\*{0,1}[xX]{0,1})\s{0,}(\^{0,1})(-?)([0-9]{0,}\.?[0-9]{0,})(\s{0,}|$)?

要尝试从等式中提取所有元素系数和阶数:

y=x+3.3X^-50+ 15x25.5 - 4x^+2x^2 +3*x-2.5+1.1

我希望正则表达式忽略错误的4x^，它丢失了其电源编号(当前不执行此操作)，并允许我得出以下最终结果:

((1.0, 1.0), (3.3, -50.0), (15.0, 25.5), (2.0, 2.0), (3.0, -3.5), (1.1, 0.0))

第一个坐标是系数，第二个坐标是每个元素的阶数。目前，如果我采用组1＆2和5＆6分别给我系数和阶数，则“接近”上方的正则表达式有效。

它只是落在错误的4x^之上，而且感觉极其不雅，但是我对regex有点陌生，并且不确定要进行哪些改进。

我如何改善此正则表达式，并进行修复，以便将4x^视为“错误”，但是4x2和4x^2都很好？

tl;博士版本

我正在尝试解析用户输入的多项式方程，以进行验证，然后将其分解为一系列元素。这些方程式将以字符串形式显示。

这是有关如何要求用户格式化其字符串的示例:

y = 2.0x^2.5 - 3.1x + 5.2

其中x是自变量(不是时间符号)，而y是因变量。

实际上，用户通常会犯以下任何错误:

忘记包括y =

将*添加到诸如y = 2.0*x的系数

使用整数代替浮点数，例如y = 5x

设置顺序时缺少^，例如y = x3

在

的任何地方添加或删除空格

但是，对于所有这些，我想说用户尝试编写的内容仍然很容易理解。我的意思是很明显，每个元素的系数和阶数是什么意思。

因此，我想做的是编写一些正则表达式，将输入的字符串正确地拆分为单独的元素，并让我获得每个元素的A(系数)和B(顺序)，其中元素的形式通常为Ax^B和A， B可以是任何实数。

我设计了以下示例:

y=x+3.3X^-50+ 15x25.5 - 4x^+2x^2 +3*x-2.5+1.1

我相信它涵盖了我上面概述的所有潜在问题，此外还有一个直接错误4x^+2x^2缺少元素4x^上的顺序。

对于此示例，我想访问:((1.0, 1.0), (3.3, -50.0), (15.0, 25.5), (2.0, 2.0), (3.0, -3.5), (1.1, 0.0))其中4x^被忽略了。

我对regex有点陌生，但是我已经使用regex101.com进行了以下工作:

(^|[yY]\s{0,}\=|\+|\-)\s{0,}([0-9]{0,}\.?[0-9]{0,})\s{0,}(\*{0,1}[xX]{0,1})\s{0,}(\^{0,1})(-?)([0-9]{0,}\.?[0-9]{0,})(\s{0,}|$)?

似乎几乎可以解决以下问题:

不会像上面给出的示例4x^那样捕获丢失的订单-我不确定如何在存在^的情况下使订单号的可选性“有条件”，而在没有^但订单号为y = 4x2的情况下也可以工作

感觉非常简洁/优雅，但是由于经验不足，我正在努力寻找可以在哪里进行改进的地方

另外请注意，我很高兴地忽略了没有求和相同顺序的重复元素的问题，例如我很乐意忽略y = x^2 + x^2不会显示为y = 2x^2。

感谢您的任何帮助。

ps用Go编写的程序，但是我在Go上也有点菜鸟，所以我首先用Python进行原型(prototype)设计。不知道这是否会对正则表达式产生任何影响(我真的是正则表达式的新手)。

最佳答案

以下正则表达式主要用于:

(?P<c1>[+-]? *\d+(?:\.\d+)?)? *\*? *[xX] *(?:\^ *(?P<e1>-? *\d+(?:\.\d+)?)|(?P<e2>-? *\d+(?:\.\d+)?)?)|(?P<c2>[+-]? *\d+(?:\.\d+)?)

我之所以这么说，主要是因为该解决方案将“4x ^”的情况视为第1阶，因为要求已经非常宽松，否则尝试忽略该术语会使RE变得更加复杂甚至不可能，因为这会造成歧义用RE解析。

请注意，缺少的系数/指数将不会像您在示例结果中所表示的那样被捕获为“1.0”，这必须在应用正则表达式并将所有空捕获组作为“1”(或对于“0”表示指数取决于捕获的组)。

Here you have the regex in regex101.com用于检查/尝试其工作方式。

这是一个使用golang的工作程序，它可以测试几种情况:

package main

import (
    "fmt"
    "regexp"
    "strconv"
    "strings"
)

const e = `(?P<c1>[+-]? *\d+(?:\.\d+)?)? *\*? *[xX] *(?:\^ *(?P<e1>-? *\d+(?:\.\d+)?)|(?P<e2>-? *\d+(?:\.\d+)?)?)|(?P<c2>[+-]? *\d+(?:\.\d+)?)`

var cases = []string{
    "y=x+3.3X^-50+ 15x25.5 - 4x^+2x^2 +3*x-2.5+1.1",
    "3.3X^-50",
}

func parse(d float64, ss ...string) float64 {
    for _, s := range ss {
        if s != "" {
            c, _ := strconv.ParseFloat(strings.Replace(s, " ", "", -1), 64)
            return c
        }
    }
    return d
}

func main() {
    re := regexp.MustCompile(e)
    for i, c := range cases {
        fmt.Printf("testing case %v: %q\n", i, c)
        ms := re.FindAllStringSubmatch(c, -1)
        if ms == nil {
            fmt.Println("no match")
            continue
        }
        for i, m := range ms {
            fmt.Printf("  match %v: %q\n", i, m[0])
            c := parse(1.0, m[1], m[4])
            de := 1.0
            if m[4] != "" {
                de = 0.0
            }
            e := parse(de, m[2], m[3])
            fmt.Printf("    c: %v\n", c)
            fmt.Printf("    e: %v\n", e)
        }
    }
}

哪个输出:

testing case 0: "y=x+3.3X^-50+ 15x25.5 - 4x^+2x^2 +3*x-2.5+1.1"
  match 0: "x"
    c: 1
    e: 1
  match 1: "+3.3X^-50"
    c: 3.3
    e: -50
  match 2: "+ 15x25.5"
    c: 15
    e: 25.5
  match 3: "- 4x"
    c: -4
    e: 1
  match 4: "+2x^2"
    c: 2
    e: 2
  match 5: "+3*x-2.5"
    c: 3
    e: -2.5
  match 6: "+1.1"
    c: 1.1
    e: 0
testing case 1: "3.3X^-50"
  match 0: "3.3X^-50"
    c: 3.3
    e: -50

Here you have the program on golang playground试试。

4X

python - 正则表达式解析格式错误的多项式