课程：《Python 程序设计》
班级： 2542
姓名： 梁晋源
学号：20254220
实验教师：王志强
实验日期：2026年 4 月 7日
必修： 公选课
- 实验内容
本次实验核心任务是使用 Python 语言编写一个多功能高级计算器程序，实现基础算术运算与数学函数运算功能。
具体要求：
支持加减乘除（+、-、*、/）、取模（%）、整除（//）、幂运算（^）、平方根（sqrt）运算；
程序具备异常处理能力，能够判断除数为 0、负数开方等错误情况并给出提示；
采用循环结构，支持用户连续进行多次计算，可自主选择退出程序；
封装计算逻辑为独立函数，实现代码模块化设计。 - 实验过程及结果
实验过程
需求分析与思路设计
首先明确计算器需要支持的运算类型，确定采用函数封装计算逻辑、循环实现连续计算的核心思路，导入 Python 内置math库用于实现平方根运算。
代码编写步骤
① 导入math模块，为平方根运算提供支持；
② 定义calculate()函数，接收两个数字和一个运算符作为参数，通过多分支条件判断实现不同运算逻辑，同时添加除数为 0、负数开方的异常判断；
③ 编写主程序，打印程序说明和支持的运算符，提升用户体验；
④ 使用while True无限循环，实现用户输入、计算、输出结果的流程，通过用户输入判断是否退出循环；
⑤ 对输入的数字进行浮点型转换，保证计算精度，格式化输出计算结果。
代码调试与优化
测试各类运算功能，排查除数为 0、负数开方、不支持运算符等边界情况，优化提示语，让程序交互更友好。
实验结果
程序成功运行，实现了全部预期功能：
正常完成加减乘除、取模、整除、幂运算，计算结果准确；
输入除数为 0 时，输出错误：除数不能为0；输入负数开方时，输出错误：不能对负数开方；
输入不支持的运算符时，提示不支持的运算；
支持连续计算，输入y继续，输入n退出程序，运行稳定无报错。 - 实验过程中遇到的问题和解决过程
问题 1：运行时报错NameError: name 'math' is not defined
问题 1 解决方案：忘记导入math库，在代码开头添加import math语句，解决平方根函数调用报错问题。
问题 2：输入sqrt运算时，程序要求必须输入第二个数，不符合平方根只需要一个数字的需求
问题 2 解决方案：在程序提示语中说明sqrt 只需要输入第一个数，第二个数可随意，代码中不做强制限制，不影响运算结果。
问题 3：除数为 0 时程序直接崩溃，无友好提示
问题 3 解决方案：在除法运算的分支中添加if num2 == 0判断条件，返回错误提示字符串，避免程序异常终止。
问题 4：负数进行平方根运算时，程序报错math domain error
问题 4 解决方案：在sqrt运算分支中添加if num1 < 0判断，拦截非法输入并返回错误提示。
其他（感悟、思考等）
通过本次实验，我熟练掌握了 Python 函数定义、多分支条件判断、循环结构的使用，理解了代码模块化的优势，将计算逻辑封装为函数，让主程序更简洁清晰；
学会了处理程序中的常见异常，比如除数为 0、数学运算定义域错误等，明白了编写程序不仅要实现功能，还要考虑用户的非法输入，提升程序的健壮性；
体验了交互式程序的开发流程，从需求分析、代码编写到调试优化，完整走完了一个小项目的开发过程，感受到了 Python 语言简洁易用的特点；
后续可以优化程序功能，比如添加括号运算、三角函数、保留小数位数等，让计算器更实用。
参考资料
《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》
- 《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导