Как составить программу расчетов

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 1.1K

Доводилось ли тебе, дорогой читатель, когда-нибудь писать рассказы? Может быть это было сочинение в школе или эссе на тему «Как я провел Лето» «Смысл жизни» на факультете психологии в университете. Всегда от пишущего требовали одного, донести свои мысли четко и, по возможности, интересно. Мне хотелось бы поделиться с тобой историей о том, как я писал рассказ, в котором объяснял почему и почему . Статья несет в себе цель не сколько описать техническую сторону программирования, сколько ее эстетическую часть и, что главное, описать психологию программирования. Сопровождаться сия статья будет ссылками на коммиты в GitHub.

Немного о себе

К моменту начала истории с калькулятором я уже 2 месяца работал web-разработчиком в одном интернет-магазине (название пожалуй не буду упоминать) и проблем с работой не было, так как я обладал достаточными знаниями C# и сопутствующими технологиями для участия в полном цикле разработки и поддержки сайта. К тому же, так как проект уже был запущен к моменту моего прихода и функционировал более 4 лет, в мои задачи входило в основном расширение кода по «аналогии«. Однако существовала проблема, внимания которой я не уделял в должной мере, и имя этой проблеме «Стиль кода».

Осознание проблемы

Одним прекрасным днем (по моему, это был вторник) я решил для общего развития заняться заданием, которое мне предложила выполнить знакомая, постоянно вращающаяся в кругах общения довольно опытных программистов. Задание было на первый взгляд очень простым — необходимо было написать парсер C-кода, определяющий потенциальную рекурсивность функций.

К заданию я подошел максимально несерьёзно и довольно быстро написал работающий парсер, так как на тот момент по тому же принципу писал весь код (работает и ладно). Но данный подход спортивного программирования резко не понравился человеку, который выложил это задание в виде гиста на GitHub и еще одному человеку, который и вбил в мою голову осознание того, насколько ужасно то, что я написал и почему нужно все исправить (далее будем называть его мастер Йода наставник).

Становление на путь исправления

Возврат в начало пути программиста и первый урок.

«Слушай дядю, дядя Senior, дядя плохого не скажет.»

До сих пор я не совсем понимаю, что в тот момент перемкнуло в голове моего будущего наставника и заставило его исправлять ситуацию с моим кодом, хотя у меня и есть теория. Вероятнее всего, мысль о том, что такой код может однажды по чистой случайности попасть в его проекты не давала ему спокойно жить. И вот, спустя несколько дней мы начали учиться так же, как дети учаться ходить, говорить а позже и писать.

Первым заданием, которое я получил, оказался типичный для любого начинающего программиста консольный калькулятор. «Что может быть проще» — подумал я, и, опять таки довольно быстро, написал сие творение. Это было несколько лучше парсера (за который мне, видимо, будет стыдно до конца времен), но все еще было очень далеко от того кода за который могло бы быть не стыдно. После первого же ревью на написанный мной код, я осознал с чем мне прийдется столкнуться. Ревью вроде даже был больше чем сам код (вместе с кодом стандартных библиотек .Net). Прочтя все замечания я внес изменения и попутно внес правки, которых, IMHO, не хватало данной великой программе. Я никогда так не лажал, друг мой. Код стал хуже, а я, впервые за сознательную жизнь программиста, столкнулся с яростью тим лида. Естественно я всячески оправдывал свои действия, но нет ничего более свирепого, чем ментор, чьи указы не выполняются или перекаверкиваются.

Первый урок, который я выделил для себя на пути выявления во мне сущности программиста можно сформулировать так — «Если ты не уверен что у тебя достаточно мозгов, лучше послушай более опытного программиста, если же ты уверен, что готов, перепроверь данные, кажется ты ошибся.»

Теория или практика? Вот в чем вопрос. Второй урок

Я хотел научится писать код по тому, что для меня программисты стоят на одном уровне с нейрохирургами и великими учеными, а приблизится к этому олимпу не хочет только глупец или web-дизайнер (они те еще странные хлопцы). Однако специальность в университете я выбрал не самую удачную для этого (Системный анализ и управление) и по стечению обстоятельств начал обучаться сам. Я начал читать книги, смотреть обучающие ролики на YouTube, но при этом умудрялся практически не решать казуальные задачки, так как считал,
что можно выехать только на теории а практические знания прийдут со временем.

И вот, спустя две недели занятий с ментором над простым калькулятором, я понял, что от моих теоретических знаний практически нет толку, так как куча статей и книг превратились в кашу, никак не подкрепленную механическим набиванием кода. Так вот, сейчас я могу смело заявить на весь мир и так очевидную вещь, которая для меня все же стала откровением

«Нельзя заниматься практикой программирования без должных познаний в теории и нельзя зубрить теорию в надежде на то, что после 18-ой книги то я точно смогу.»

И вот, на 14-й день кропотливого обучения создал он воду и морских животных
я постарался упорядочить все, что было замешано в моей голове с момента начала обучения,
но был повержен своим же мозгом, так как среди всего что я читал, я не помнил практически ничего из-за отсутствующего практического опыта. И все же, мой терпеливый учитель не бросил меня на съедение моей глупостью и сказал прочесть книгу, которая для многих была одной из первых, но была упущенна мной.

Код как искусство или последние уроки

Я думаю многие уже поняли о какой книге пойдет речь. «Чистый код» дядюшки Боба навел меня на мысль, которая, по моим ощущениям, засела глубоко и надолго в моем мозгу. Написать просто хороший алгоритм это 50% работы — написать же сложный алгоритм так, что бы человек, не особо разбирающийся в тонких материях, но хотя бы чуть-чуть знающий английский язык мог понять о чем ты написал — вот истинное искусство. И с этого момента обучение пошло легче, и конечно не без огрехов, не без огромных ревью и ударов по голове за глупейшие ошибки, но я таки привел код к тому виду, за который может быть не стыдно. Посмотреть его можно тут.

Какие же уроки я вынес к концу первого задания моего наставника?! Их не так много, но каждый из них стоит своего:

• Дисциплина и сосредоточенность во всем — от написания кода, до поиска информации.
• Умение балансировать. Равномерное наполение двух концов знаний — теории и практики.
• Умение задавать вопросы по существу и главное, не боятся их задавать.
• Думать. Постоянно думать и пытаться сделать лучше то, что казалось бы, уже сделано.

Вишенка на торте

Что же я получил в итоге. Как изменилось мое понимание программирования после месяца,
потраченного на калькулятор?! Все очень просто, изменилось моё отношение к коду. Буквально месяц назад тяжело было найти более несерьезного программиста, для которого любой код был лишь очередной шуткой, которую ты рассказал и забыл и неважно, понял ее кто-нибудь или нет. И вот я, стою перед исполинских размеров горой под названием «программирование», готовый карабкаться вверх и понимающий, что с каждым метром, с каждым шагом и с каждым вогнаным между камней скальным крюком будет все тяжелее и тяжелее. Но разве не за этим мы сюда пришли?! Разве не потому инженер-конструктор собирает новую модель свехбыстрого самолета или химик производит новые лекарства?! Ведь все это кому то нужно. И программирование, как явление, так же необходимо людям. И в такой ситуации относится к коду несерьезно было бы простым кощуством.

Закончить хотелось бы простым наставлением для начинающих программистов. Вы можете программировать все, что захотите: игры, вирусы, инженерные программы, фронт-энд анимации для сайтов — и все же, что бы вы не программировали, относитесь к коду так, как буд-то от его качества зависят жизни людей.

«Всегда пишите код так, будто сопровождать его будет склонный к насилию психопат, который знает, где вы живете.»

Спасибо за внимание

Написать программу, зная тот или иной язык программирования, не составит труда. Огромным спросом до сих пор пользуются языки СИ-семейства. Они позволяют писать многофункциональные и универсальные приложения.

Один из вариантов – создать собственный калькулятор. В данной статье будет приведен простой пример кода соответствующего приложения. Рассмотрим несколько самых популярных языков программирования, делая акцент на СИ-семействе.

Ключевые цели

Задумываясь над тем, как написать программу-калькулятор, нужно определиться с его функционалом и итоговой сферой применения. Исходный код предлагаемых приложений для проведения расчетов будет простым.

Такие приложения пригодятся студентам и ученикам ВУЗов/школ на первых порах. Он не будет обладать многочисленными «инженерными» button.

Начнем с языка C. Писать простой calculator будем при помощи оператора switch. Это – элементарная задача, но сначала необходимо запомнить некоторые термины и определения.

О понятиях

Любой исходный программный код – это использование определенных компонентов выбранного ЯП. Button – лишь визуальные элементы, приводящие к выполнению тех или иных действий при клике по ним. Поэтому сначала разработчик должен запомнить определенную терминологию.

Типы данных

Указывают на виды данных, которые хранят в себе имеющиеся в коде переменные. Это – способ классификации информации. В используемом приложении будут использоваться int и char:

1. Int – целочисленный тип данных. Предназначается для хранения целых чисел. Имеет форму представления: int: int_variable_name = integer;. Без таких компонентов сделать собственный калькулятор не получится.
2. Char – в C является одним из самых распространенных типов данных. Он занимает 1 байт памяти. Этот принцип действует почти во всех компиляторах. Указывает на хранение символов. Пример – тех, которые изображены на button калькулятора.

Это – ключевые переменные для будущего программного обеспечения. Но только ими и разнообразными button на экране не обойтись.

Оператор Switch

Чтобы запрограммировать простой калькулятор на C, нужно воспользоваться операторами Switch. Это – переключатель. Он позволяет сделать button функциональным компонентом. Проверяет переменные на соответствие списку значений.

Каждое значение – это case (или случай). Переменные, для которых используется switch, будет проверяться для каждой ситуации непосредственно в операторе.

Выше – пример синтаксиса соответствующего элемента.

Алгоритм

Чтобы написать программу или сделать сложное ПО, нужно представить алгоритм действий. Он пишется в виде пошаговых инструкций, изображается блок-схемами. В случае с калькуляторами предстоит придерживаться такого «плана»:

1. Софт запускается.
2. Объявляются три переменные целочисленного характера – a, n, b.
3. Пользователь видит интерфейс (меню). Там нет button для управления утилитой. Все вводится с клавиатуры.
4. Считывается пользовательское n-значение.
5. Когда клиент вводит любое число от 1 до 5, происходит выполнение той или иной операции. Все зависит от того, какое простое число указано.
6. Выполняются необходимые операции.

При написании соответствующего ПО предстоит ориентироваться на следующие возможные операции:

1. Происходит считывание a и b. Выполняется сложение. Результат будет отображаться при помощи break.
2. Осуществляется вычитание.
3. На экране появляется частное от деления a на b.
4. Производится возведение a в степень b.

Последний вариант – это отображение «ошибки». На экране это выглядит как Invalid.

Выше представлена блок-схема.

Что еще нужно помнить

Если вы никогда не создавали программу на C и не пользовались его функциями, нужно уточнить некоторые ключевые моменты. Они помогут лучше понимать, что прописано в исходном файле ПО:

1. Include<stdio.h> – это не button. Так описывается заголовочный файл. Содержит сведения, связанные с вводом/выводом.
2. Include<conio.h> – еще один заголовочный документ. Располагает в себе встроенные функции. Пример – clrcr() и getch().Требуется для функционирования консоли.
3. Main() – точка входа любого софта на C. Указывает на начало работы написанного. Контроль выполнения переходит непосредственно в main(). Данный компонент есть во всех утилитах.
4. Prinf и scanf. Первый вариант помогает отображать вывод. Второй нужен для принятия того, что пользователь ввел с клавиатуры. Это – замены button в ООП.
5. Break – ключевое слово, которое помогает управлять циклами. Оператор используется тогда, когда нужно прервать «петлю».
6. Default. Операторы, выполняемые тогда, когда в switch задействованы выражения, отсутствующие в case.

Программируя простой калькулятор на C, стоит обратить внимание на return 0. Когда запись есть в main(), она указывает на успешную обработку сведений. Происходит возврат false. При return 1 в «главной» функции ПО целесообразно говорить об успешном выполнении поставленной задачи, но с какой-то ошибкой. Определяемая функция вернет true.

Пример

А вот – то, как просто будет выглядеть желаемое ПО.

Это – элементарный вариант. Его при желании можно доработать и вводить новый функционал. Но для обучения хватит и этого.

На C++

Си-семейство пользуется огромным спросом при разработке софта. Особенно C++. Это – ЯП, который отличается своей функциональностью и скоростью. На нем можно запрограммировать все, что угодно – от элементарной мелкой утилиты до сложной игры. Именно поэтому C++ востребован на рынке. Он рекомендован всем, кто планирует плотно заниматься вопросами разработки контента.

Чтобы справиться с изначально поставленной задачей, рекомендуется изучить логику функционирования в C++. Если ошибаться – контент работать не будет. Или вследствие расчетов на дисплей будет выводиться неточное «суждение».

Выше – еще один пример рассматриваемой утилиты. Но уже на C++. Простейший «шаблон», на который можно опираться при обучении. Если человек уже знаком с СИ и представленным первым образцом, разобраться в особенностях функционирования этого «метода» будет легче легкого.

На Java

Огромным спросом на современном рынке товаров и услуг, а также IT пользуется Java. На нем спроектированы и реализованы самые разные проекты. Один из наиболее известных – Minecraft.

Java в консоли при решении вопросов о том, как выглядит код калькулятора, не требует существенных работ. Здесь алгоритм будет достаточно емким. Но самое ПО выглядит длинным. Его можно быстро набрать, если ознакомиться с базовыми знаниями ЯП.

Разработчик может придумывать различные вариации представления контента для расчетов и подсчетов. Но лучший – тот, что указан ниже.

Тут все базируется на классах. Пользователи при наличии достаточной внимательности разберутся без существенных навыков, знаний и умений в разработке, как действует софт.

Это – идеальный шаблон для детального изучения тем, кто хочет плотно заниматься Java. Помогает создать «базу» для большинства сложных будущих проектов.

На Python

Стоит обратить внимание на еще один ЯП. А именно – на Python. Он является достаточно легким и функциональным. Пользуется неплохим спросом у современных разработчиков, но найти того, кто пишет «только на Питоне», проблематично. Обычно соответствующий язык – это дополнение к уже имеющимся навыкам, знаниям и умениям в разработке.

Предложенный далее шаблон – это аналог софта на Java, но более усовершенствованный. Здесь:

1. Функционирование разбивается на этапы.
2. Сначала происходит создание рамки, после – кнопок.
3. Логика – это последнее, что будет проходить стадию реализации.

Получится вот такая запись. Запускается в виде самостоятельной и отдельной программы. Никакой консоли. Соответствующий момент является неплохим преимуществом перед остальными интерпретациями.

Как быстро вникнуть в разработку

Любое программирование – это не так легко, как кажется. Особенно если пользователь хочет составлять сложные проекты. Быстро вникнуть в выбранный ЯП и его функции помогут следующие варианты:

1. Поступление в техникум. Подход, который сгодится для получения «базы». Эдакий «легкий старт», формирующий общее понимание разработки. Поступить в техникум можно после 9 или 11 классов в школе. Углубленно здесь ни один ЯП не изучается. В конце выдается диплом о среднем специальном образовании.
2. Поступление в ВУЗ. Самый лучший подход, но он долгий. На разработчиков и других работников IT обычно учатся в университетах. Срок обучения – 4-6 лет. В процессе предстоит изучить много теории и закрепить ее практикой. Некоторые ВУЗы предлагают углубленное изучение тех или иных языков программирования. СИ-семейство рассматривается всегда. Дорогой вариант, но в конце будет выдан диплом о высшем образовании. Он поможет при трудоустройстве. Если человек ранее учился в техникуме, его могут зачислить сразу на 2-3 курс.
3. Самообразование. Быть самоучкой – не всегда плохо. Иногда именно такие специалисты добиваются успеха. Придется искать материалы самостоятельно. Пример – обучающие видео и специализированная литература. Можно сконцентрироваться на практике, а вот документально подтвердить знания не получится.

Но в 21 веке при расцвете IT-технологий стоит присмотреться к еще одному подходу. Речь идет об обучении на дистанционных компьютерных онлайн курсах. Существуют программы, рассчитанные на срок до года. В сжатые временные рамки даже из чайника сделают настоящего разработчика на C, C++, Java, Kotlin, Python и не только. Процесс сопровождается кураторством, интересными домашними заданиями, практикой и сбором портфолио. В конце выдается электронный сертификат, указывающий на полученный багаж знаний, навыков, умений.

P. S. Интересует разработка? Обратите внимание на курс «Программист C». Также в Otus доступно множество других современных курсов.

В последние годы цифровой мир всё больше использует облачные системы. Сервисы вроде timeweb.cloud доказали своё удобство и надёжность, мгновенно обрабатывая гигантские объёмы информации. Но сегодня мы вспомним основы современных технологий и расскажем вам, как написать программу-калькулятор своими руками.

Кстати, в официальном канале Timeweb Cloud собрали комьюнити из специалистов, которые говорят про IT-тренды, делятся полезными инструкциями и даже приглашают к себе работать. 

В начале работы над калькулятором вспомним, из чего он состоит и как он работает. Мы будем писать аналог простого настольного калькулятора, который есть у каждого школьника. Прочитав эту статью и выполнив все задания, вы получите готовый код на питоне простейшего калькулятора.

У настольного калькулятора есть:

•     Кнопки с цифрами
•     Кнопки с математическими операциями
•     Дисплей
•     Микросхемки внутри

В функции настольного калькулятора входит:

•     Сложение
•     Вычитание
•     Деление 
•     Умножение
•     Сброс операции
•     Сохранение результата
•     Вычисление процента
•     Взятие корня числа

Для понимания принципа написания калькулятора возьмем из этого списка минимальный набор функций:

•     Ввод чисел
•     Вывод результата
•     Сложение
•     Вычитание
•     Деление
•     Умножение

Код можно писать прямо в онлайн-редакторе.

Например:

•   https://www.online-python.com/
•   https://replit.com/languages/python3

Примеры кода математических операций

Математические операции, которые будем использовать:

2+2
4
 10-5
5
 3*3
9
 12/4
3.0

Вывод значения

Чтобы видеть результат, его нужно вывести на экран. Для этого существует функция print(), которая выводит аргументы в скобках в консоль.

print(4 * 4)
16

Эта функция будет аналогом дисплея нашего калькулятора.

Сохранение результата в переменную

Чтобы не производить вычисления внутри функции print(), будем хранить их в переменной.

result = 16 / 8

Далее мы сможем вывести в консоль значение переменной.

print(result)
2.0

Чтение строк

С дисплеем разобрались, теперь используем Python 3 для создания ввода с клавиатуры. У нас есть кнопки с цифрами на клавиатуре, чтобы передать их программе, существует функция input(). При вызове она считывает любые символы с клавиатуры до тех пор, пока не будет нажата клавиша Enter. После этого она возвращает результат в виде строки из введённых символов. Давайте посмотрим, как это работает:

text = input() # Hi
Hi

Выведем результат на экран.

print(text)
Hi

Если передать внутрь функции input() текст, то он выводится на экран перед тем, как начнётся считывание строки.

username = input('Enter your name: ') # Иван
print(username)
Enter your name: Иван
Иван

Объединение и форматирование строк

Чтобы вывод данных стал более дружелюбным, мы можем добавить пояснения к ним. Для этого используем объединение (конкатенацию) строк.

print('Hello, ' + username + '!')
Hello, Иван!

Ещё один способ объединения текста с данными — использование форматированных строк. Для этого перед кавычками необходимо поставить символ f, а данные записывать прямо внутри строки в фигурных скобках. Такой функционал появился с версии Python 3.6.0.

print(f'Hello, {username}!')
Hello, Иван!

Перевод строк в число

Теперь, когда мы умеем производить математические операции, считывать данные с клавиатуры и красиво выводить результат в консоль, давайте наконец-то напишем первую версию калькулятора! Для простоты пусть он пока будет только складывать числа, но это уже будет готовый пример кода программы на Питон.

# Считываем данныеa = input('Введите первое число: ')
b = input('Введите второе число: ')​
 # Производим вычисления
result = a + b
 # Выводим результат в консоль
print(f'Сумма чисел {a} и {b} равняется: {result}')
 Введите первое число: 12
Введите второе число: 55
Сумма чисел 12 и 55 равняется: 1255

Что-то пошло не так. Числа не сложились, а объединились как текст. Дело в том, что input() в Python возвращает ввод строки с клавиатуры, даже если вы вводили только числа. Такое поведение более явное, что соответствует философии Python: «Явное лучше, чем неявное». Для того чтобы исправить возникшую ошибку, используем функцию перевода строки в число: int(). Посмотрим на примере, как работает num int input:

num = int(input())
print(num + 10)
32
42

Отредактируем нашу программу.

# Считываем данныеa = int(input('Введите первое число: '))
b = int(input('Введите второе число: '))
 # Производим вычисления
result = a + b
 # Выводим результат в консоль
print(f'Сумма чисел {a} и {b} равняется: {result}')
 Введите первое число: 12
Введите второе число: 55
Сумма чисел 12 и 55 равняется: 67

Обработка некорректных данных

Но что если пользователь введёт не числа, а буквы или другие символы? При попытке перевести такую строку в число Python выдаст ошибку и остановит выполнение программы.

int(input('Введите первое число: '))
Введите первое число: abc
------------------------------------------------------------------------
 ValueError  Traceback (most recent call last)
C:Tempipykernel_5404317567321.py in <module>
----> 1 int(input('Введите первое число: '))
 ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'abc'

Такие ошибки можно оперативно определять и менять стандартное поведение при их возникновении, например предлагать пользователю ввести число заново. Но это отдельная тема для разговора, поэтому в контексте этой статьи условимся, что пользователь всегда вводит корректные данные.

Создание функций

Итак, у нас есть практически все компоненты для того, чтобы написать полноценный калькулятор. Давайте расширим функционал текущей версии до выполнения всех математических операций, которые мы запланировали:       

• Сложение
• Вычитание
• Деление
• Умножение

Чтобы улучшить читаемость кода, разделим эти операции на отдельные функции. Смотрите, как это делается на примере суммы.

# Сложение
def sum(a, b):
   result = a + b
   return result

Определяем функцию с помощью ключевого слова def, пишем её название и в скобках указываем, какие параметры она принимает. Далее в теле функции пишем то, что она должна выполнять и возвращаем результат с помощью ключевого слова return .

Обратите внимание, что тело функции записывается с отступами строки — таковы правила создания функции. В противном случае будет ошибка.

def test():
print(123)
 File "C:Tempipykernel_5404353670293.py", line 2
    print(123)
    ^
IndentationError: expected an indented block

Результат работы функции можно также сохранить в переменную для дальнейшего использования.

x = sum(10, 15)
print(x)
25

Аналогичным образом создадим остальные функции вычисления.

# Вычитаниеdef subtract(a, b):
   result = a - b
   return result
 # Умножение
def multiply(a, b):
   result = a * b
   return result
  # Деление
def divide(a, b):
   result = a / b
   return result

Условные операторы

Функции операций готовы. Осталось написать простой код на питоне, который предоставит пользователю возможность выбора этих операций. Будем использовать уже знакомый нам ввод с клавиатуры и условные операторы. Условные операторы работают очень просто. Их название говорит само за себя.

Если условие истинно, например 2 == 2,
то выполняем один блок кода ,
иначе
выполняем другой блок кода

На месте двоек могут быть переменные, функции, возвращающие значения, строки и даже математические операции. Посмотрим, как это выглядит в коде на примере проверки пароля. Предположим, что верный пароль: qwerty.

# спрашиваем у пользователя пароль
password = input('Введите пароль: ')
 
# Проверяем, соответствует ли он задуманному нами
if password == 'qwerty':
   print('Верно!')
else:
   print('Неправильный пароль')
Введите пароль: йцукен
Неправильный пароль
  # спрашиваем у пользователя пароль
password = input('Введите пароль: ')
  # Проверяем, соответствует ли он задуманному нами
if password == 'qwerty':
   print('Верно!')
else:
   print('Неправильный пароль')
Введите пароль: qwerty
Верно!

Обратите внимание, что блоки кода также пишутся с отступами, как и в функциях. Двоеточие также обязательно.

Сразу же применим полученные знания к нашему калькулятору. Будем спрашивать у пользователя, какую операцию он хочет совершить, и, в зависимости от ввода, вызывать соответствующую функцию вычисления. Для начала просто выведем текст выбранной операции или сообщение, что такой операции не существует. Следующим шагом заменим текст на вызов операции и объединим его с уже существующей логикой калькулятора.

# Подготовим сообщение для пользователя о доступных математических операциях.
# В тройных кавычках можно хранить многострочный текст.
message = '''
Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:​
 + : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
 Ваш выбор:
'''​
 # Запрашиваем у пользователя желаемое действие
operation = input(message)​
 # Выводим сообщение о выбранной операции или что она отсутствует
if operation == '+':
   print('Сложение')
elif operation == '-':
   print('Вычитание')
elif operation == '/':
   print('Деление')
elif operation == '*':
   print('Умножение')
else:
   print('Неизвестная операция') 
 Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter: 
 + : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение 
 Ваш выбор:
+
 Сложение 

Собираем всё в единое целое

Поместим всю логику вычислений внутрь функции, чтобы мы могли удобно обращаться к ней в коде скрипта.

def calculate(a, b, operation):
   result = None 
   if operation == '+':
       result = sum(a, b)
   elif operation == '-':
       result = subtract(a, b)
   elif operation == '/':
       result = divide(a, b)
   elif operation == '*':
       result = multiply(a, b)
   else:
       print('Неизвестная операция')  
       return result

Также добавим функцию для запроса операции.

def ask_operation():
   message = '''
Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
 + : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
 Ваш выбор:
   '''
    # Запрашиваем у пользователя желаемое действие
   operation = input(message) 
    return operation

Теперь оборачиваем все этапы взаимодействия с калькулятором в условный корпус функции calculate.

def run_calculator():
   # Запрашиваем данные
   a = int(input('Введите первое число: '))
   b = int(input('Введите второе число: '))
   # Запрашиваем тип операции
   operation = ask_operation()
     # Производим вычисления
   result = calculate(a, b, operation)
    # Выводим результат в консоль
   print(f'Результат вычислений: {result}')

Проверяем!

run_calculator()
Введите первое число: 15
Введите второе число: 15
 Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
 + : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
 Ваш выбор:
    *
Результат вычислений: 225

Работает! Поздравляем, только что вы написали свой калькулятор.

Расширение функционала и улучшение кода

Добавление операций

Благодаря тому, что функции вычисления вынесены в отдельные модули calculate python, мы можем с лёгкостью расширять функционал калькулятора.

Давайте добавим операцию возведения в степень.

def pow(a, b):
   result = a ** b
   return result

Добавляем операцию в функцию вычисления.

def calculate(a, b, operation):
   result = None
    if operation == '+':
       result = sum(a, b)
    elif operation == '-':
       result = subtract(a, b)
     elif operation == '/':
       result = divide(a, b)
    elif operation == '*':
       result = multiply(a, b)
 ​   # Возведение в степень
   elif operation == '^' or operation == '**':
       result = pow(a, b)
    else:
       print('Неизвестная операция')
    return result

Также добавим пояснения в функцию запроса действия.

def ask_operation():
   message = '''
Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
+ : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
^ или ** : Возведение в степень
Ваш выбор: '''
   # Запрашиваем у пользователя желаемое действие
   operation = input(message)
    return operation

Проверяем, запустив функцию run_calculator().

run_calculator()
Введите первое число: 2
Введите второе число: 8
 Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
+ : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
^ или ** : Возведение в степень
 Ваш выбор: **
Результат вычислений: 256

Тестирование и обработка ошибок

Сейчас, если мы введём неизвестную операцию, калькулятор выдаст сообщение, что такой операции нет, и оставит всё, как есть. Более того, он выведет сообщения о полученном результате, которого по определению быть не должно. Давайте посмотрим:

run_calculator()
Введите первое число: 3
Введите второе число: 5
 Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
+ : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
^ или ** : Возведение в степень
 Ваш выбор: &
Неизвестная операция
Результат вычислений: None

Ничего страшного не случилось, но и пользы никакой. Такой процесс, когда мы пробуем ввести в программу некорректные данные и наблюдать, как она реагирует, называется тестированием. Это отдельная профессия, но, так или иначе, элементарные тесты должен уметь делать любой программист-профессионал.

Циклы

Давайте изменим поведение программы и позволим пользователю повторно выбрать требуемую операцию.

Для этого поместим код с запросом операции в цикл while. Принцип его во многом схож с условными операторами. Он проверяет условие на истинность и, если оно истинно, выполняет блок кода. После выполнения цикл повторяется — проверка условия и выполнение тела цикла. Таким образом, чтобы цикл завершился, нам нужно изменить проверяемое условие на ложное. Выход из цикла — это очень важный момент. Если не продумать логику выхода из цикла, он может продолжаться бесконечно, что не всегда желательно. 

Простой пример. Будем выводить в консоль всё, что введёт пользователь, до тех пор, пока не будет введена пустая строка.

text = None
 while text != '':
   text = input('Напишите что-нибудь или оставьте строку пустой, чтобы закончить:n')
   print(f'Вы ввели: {text}n')
 print('Завершение программы')
Напишите что-нибудь или оставьте строку пустой, чтобы закончить:
123
Вы ввели: 123
 Напишите что-нибудь или оставьте строку пустой, чтобы закончить:
test
Вы ввели: test
 Напишите что-нибудь или оставьте строку пустой, чтобы закончить:
Вы ввели:
 Завершение программы

​Теперь применим это к калькулятору.

Для этого изменим функцию запроса операции ask_operation

def ask_operation():
   message = '''
Пожалуйста, введите символ операции, которую вы хотите совершить и нажмите Enter:
+ : Сложение
- : Вычитание
/ : Деление
* : Умножение
^ или ** : Возведение в степень
 Ваш выбор: '''
    # Создадим список с возможными операциями
   correct_operations = ['+', '-', '/', '*', '^', '**']
    # Первый раз запрашиваем у пользователя желаемое действие
   operation = input(message)
    # Запускаем цикл, если операции нет в списке
   while operation not in correct_operations:
       print('Такая операция недоступна. Повторите попытку.')
       operation = input(message)
   return operation

Вычисления не производятся до тех пор, пока не будет введена корректная операция. Тест пройден.

Заключение

Сегодня легко найти калькулятор на любой вкус: встроенные в различные приложения, сайты с калькуляторами, обычные физические калькуляторы, разнообразные инженерные модификации, включая такие интересные калькуляторы, как python ipcalc, позволяющий выполнять расчёты IP-подсети. Но что может быть лучше, чем вещь, сделанная и модернизированная своими руками?