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Math utility functions for formula evaluation
"""
import math
import re
def evaluate_formula(formula: str, a=0, b=0, c=0, d=0):
"""
计算字符串数学公式
支持的运算符和函数：
- 基本运算：+, -, *, /, //, %, **
- 比较运算：>, <, >=, <=, ==, !=
- 数学函数：abs, pow, round, ceil, floor, sqrt, exp, log, log10
- 三角函数：sin, cos, tan, asin, acos, atan
- 常量：pi, e
Args:
formula: 数学公式字符串，可以使用变量a、b、c、d
a: 变量a的值
b: 变量b的值
c: 变量c的值
d: 变量d的值
Returns:
如果任意输入为list则返回list[float]，否则返回float
Examples:
>>> evaluate_formula("a + b", 1, 2)
3.0
>>> evaluate_formula("pow(a, 2)", 5)
25.0
>>> evaluate_formula("ceil(a / b)", 5, 2)
3.0
>>> evaluate_formula("(a>b)*b+(a<=b)*a", 5, 3)
3.0
>>> evaluate_formula("(a>b)*b+(a<=b)*a", 2, 3)
2.0
"""
# 安全的数学函数白名单
safe_dict = {
# 基本运算
'abs': abs,
'pow': pow,
'round': round,
# 数学函数
'ceil': math.ceil,
'floor': math.floor,
'sqrt': math.sqrt,
'exp': math.exp,
'log': math.log,
'log10': math.log10,
# 三角函数
'sin': math.sin,
'cos': math.cos,
'tan': math.tan,
'asin': math.asin,
'acos': math.acos,
'atan': math.atan,
# 常量
'pi': math.pi,
'e': math.e,
}
# 判断是否有 list 输入
list_inputs = {k: v for k, v in {'a': a, 'b': b, 'c': c, 'd': d}.items() if isinstance(v, (list, tuple))}
scalar_inputs = {k: v for k, v in {'a': a, 'b': b, 'c': c, 'd': d}.items() if not isinstance(v, (list, tuple))}
def _eval_single(vals: dict) -> float:
env = dict(safe_dict)
env.update({k: float(v) for k, v in vals.items()})
try:
result = eval(formula, {"__builtins__": {}}, env)
return float(result)
except Exception as e:
raise ValueError(f"公式计算错误: {str(e)}")
if not list_inputs:
# 全是标量
return _eval_single({k: v for k, v in {'a': a, 'b': b, 'c': c, 'd': d}.items()})
# 有 list 输入，逐元素计算
max_len = max(len(v) for v in list_inputs.values())
results = []
for i in range(max_len):
vals = {k: float(v) for k, v in scalar_inputs.items()}
for k, v in list_inputs.items():
vals[k] = float(v[i] if i < len(v) else v[-1])
results.append(_eval_single(vals))
return results
def ceil_value(value: float) -> int:
"""向上取整"""
return math.ceil(value)
def floor_value(value: float) -> int:
"""向下取整"""
return math.floor(value)
def round_value(value: float, decimals: int = 0) -> float:
"""
四舍五入
Args:
value: 要取整的值
decimals: 保留小数位数
Returns:
四舍五入后的值
"""
return round(value, decimals)
def power(base: float, exponent: float) -> float:
"""计算幂运算"""
return math.pow(base, exponent)
def sqrt_value(value: float) -> float:
"""计算平方根"""
if value < 0:
raise ValueError("不能对负数求平方根")
return math.sqrt(value)
def add(a: float, b: float) -> float:
"""加法"""
return a + b
def subtract(a: float, b: float) -> float:
"""减法"""
return a - b
def multiply(a: float, b: float) -> float:
"""乘法"""
return a * b
def divide(a: float, b: float) -> float:
"""除法"""
if b == 0:
raise ValueError("除数不能为零")
return a / b
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