Пишем собственный калькулятор в виде скрипта командной оболочки
Создание меню
Для начала создадим меню, используя оператор select.
Здесь создается меню, и пользователя будут запрашивать, какую операцию он хочет выполнить: сложение, вычитание, умножение или деление. Выглядеть это будет следующим образом:
Теперь добавим блок кода между do и done, использующий оператор case для реализации полнофункционального калькулятора.
Готовый калькулятор:
Мы создали меню, а теперь добавим операции сложения, вычитания, умножения и деления. После того, как пользователь посчитает то, что он хотел, его необходимо спросить, не хочет ли он еще что-нибудь вычислить. Если хочет, мы должны вернуться к началу. Для этого мы используем цикл while.
Мы использовали цикл while, создали меню, выполнили некоторые математические вычисления. В коде умножения:
используются кавычки («), так как * является ключевым словом в скриптах оболочки, и она не воспринимает * как знак умножения. Таким образом, чтобы дать понять скрипту, что мы используем * для умножения, используются кавычки.
Аналогично для кода деления:
Обратите внимание, что скрипт оболочки игнорирует дробную часть при делении. Например, если мы разделим 10 на 8, ответ будет 1, а остальное будет отброшено. Но, так как мы хотим видеть полный ответ, мы используем для этого утилиту bc. Информацию о ней можно найти на man-странице. Значение scale=2 показывает, что мы хотим получить ответ с точностью до второго знака после запятой. Теперь наш калькулятор выглядит так:
Вы также можете добавить в калькулятор возведение в степень или вычисления по модулю. Скопируйте код и поиграйте с ним.
Занимательная математика командной строки
Если вы пользователь Linux, Free/Open BSD или другой свободной ОС, есть вероятность, что интерфейс командной строки вам не чужд. В таком случае можно использовать командную оболочку для простых арифметических действий. Для этого не нужно устанавливать дополнительных программ, все уже есть в базовом наборе операционной системы. Они позволяют качественно заменить привычный калькулятор на столике счетовода.
bash калькулятор целочисленный
Арифметические операции с целочисленными в bash будут выглядеть так:
bc мэдскиллз
Целочисленные выражения это конечно хорошо, но как-то маловато даже для калькулятора. Благо в наборе есть еще bc — Си-подобный интерактивный интерпретатор. Не будем тратить время на сложение и вычитание, перейдем сразу к более интересным занятиям.
Еще 2 важные переменные: ibase и obase указывают на основание входящих и исходящих чисел.
При множественном возведении числа в степень важно расставить нужным образом скобки, ибо bc правоассоциативна и результат может быть не тот, на который вы рассчитывали.
Замер производительности процессора с bc
Много лун назад на одном популярном англоязычном форуме, ныне покойном, предложили гениально простой способ нагреть проц и посчитать его скорость в попугаях.
Скрипты bc
В bc можно, если очень нужно, определять функции и запускать скрипты. Определение функции имеет следующий синтаксис:
Как ЯП bc не взлетел, однако, в качестве настольного калькулятора он более чем хорош.
awk: арифмометр и гадалка
Оглашаю полный список возможностей
Иногда, хочется довериться судьбе и послать все на три буквы — awk. Вообще-то, это пример из книги издательства O’Reilly, имитирует бросание монетки, выдавая 2 разных события пить или не пить с одинаковой вероятностью.
В заключение
В нашей математической мастерской.еще очень много разных программ и если тема взлетит, попробуем перейти в первую и высшую лигу математического ПО с открытыми исходниками.
I. Замена калькулятора
III. Специализированные математические программы, уровень студент+
IV. Языки программирования, математические библиотеки и среды
Список, естественно не полный, поэтому заранее прошу прощение, если не указал чей-то излюбленный математический пакет или ЯП. Последняя группа — поистине разливанное море разнообразного и годного софта.
А вот и обещанный мэдскиллз вместе с ответом на вопрос из картинки. Источник.
Пишем свой парсер математических выражений и калькулятор командной строки
Примечание: полный исходный код проекта можно найти здесь.
Вы когда-нибудь задавались вопросом, как цифровой калькулятор получает текстовое выражение и вычисляет его результат? Не говоря уже об обработке математических ошибок, семантических ошибок или работе с таким входными данными, как числа с плавающей запятой. Лично я задавался!
Я размышлял над этой задачей, проводя инженерные разработки для моей магистерской работы. Оказалось, что я трачу много времени на поиск одних и тех же физических единиц измерения, чтобы проверить преобразования и правильность своих вычислений.
Раздражение от монотонной работы помогло мне вскоре осознать, что единицы и их преобразования никогда не меняются. Следовательно, мне не нужно каждый раз искать их, достаточно сохранить информацию один раз, а затем спроектировать простой инструмент, позволяющий автоматизировать проверку преобразований и корректности!
В результате я написал собственный небольшой калькулятор командной строки, выполняющий парсинг семантического математического выражения и вычисляющий результат с необходимой обработкой ошибок. Усложнило создание калькулятора то, что он может обрабатывать выражения с единицами СИ. Этот небольшой «побочный квест» значительно ускорил мой рабочий процесс и, честно говоря, я по-прежнему ежедневно использую его в процессе программирования, хотя на его создание потребовалось всего два дня.
Примечание: спроектированный мной парсер выражений является парсером с рекурсивным спуском, использующим подъём предшествования. Я не лингвист, поэтому незнаком с такими концепциями, как бесконтекстная грамматика.
В этой статье я расскажу о своей попытке создания настраиваемого микрокалькулятора без зависимостей, который может парсить математические выражения с физическими единицами измерения и ускорить ваш процесс вычислений в командной строке.
Я считаю, что это не только любопытное, но и полезное занятие, которое может служить опорной точкой для создания любой другой семантической системы обработки математических выражений! Этот проект позволил мне разрешить многие загадки о принципах работы семантических математических программ. Если вы любите кодинг и интересуетесь лингвистикой и математикой, то эта статья для вас.
Примечание: разумеется, я понимаю, что существуют готовые библиотеки для решения подобных задач, но это показалось мне любопытным проектом, для которого у меня уже есть хорошая концепция решения. Я всё равно решил реализовать его и очень доволен результатом. Примерами подобных программ являются insect, qalculate!, wcalc. Важное отличие моего решения заключается в том, что программа не требует «запуска», а просто работает из консоли.
Мой первый калькулятор командной строки
Основная задача калькулятора командной строки — парсинг человекочитаемого математического выражения с единицами измерения, возврат его значения (если его возможно вычислить) и указание пользователю на место, где есть ошибка (если вычислить его невозможно).
В следующем разделе я объясню, как на стандартном C++ в примерно 350 строках кода можно реализовать изящный самодельный калькулятор командной строки.
Чтобы алгоритм и процесс были нагляднее, мы будем наблюдать за следующим примером математического выражения:
результат которого должен быть равен 1,35 м.
Примечание: я использую квадратные скобки, потому что bash не любит круглые. Тильды эквивалентны знакам «минус», их нужно писать так, чтобы отличать от бинарного вычитания.
Синтаксис математических выражений с единицами измерения
Вычисляемое математическое выражение должно быть представлено как однозначно интерпретируемая строка символов. Для вычисления выражения нам нужно ответить на ряд важных вопросов:
Представление чисел и единиц измерения
Чтобы различные операции могли работать с парами «число-единица измерения», нужно задать их структуру и операторы. В следующем разделе я вкратце расскажу, как реализовать такие пары «число-единица измерения».
Единицы измерения СИ — простая реализация на C++
В международной системе единиц физические величины выражаются как произведение 7 основных единиц: времени, длины, массы, электрического тока, термодинамической температуры, количества вещества и силы света.
Каждую физическую величину можно создать из произведения степеней этих единиц. Мы называем полную сложную производную единицу «размерностью». Создадим структуру, отражающую этот факт, сохранив в ней вектор степеней, связанный с каждой основной единицей:
Мы можем задать каждую основную единицу как константу типа unit:
Зададим набор перегруженных операторов для структуры единиц. Разные единицы можно умножать/делить, но нельзя прибавлять/вычитать. При сложении/вычитании одинаковых единиц получается та же единица. Единицу без размерности нельзя использовать как степень, но единицу можно возвести в степень:
Пары значений «число-единица»
Числа, связанные с единицами, называются «значениями» и задаются следующим образом:
Аналогично единицам мы зададим набор перегруженных операторов, действующих между значениями и возвращающих новое значение:
Производные единицы как скомбинированные основные единицы
Имея строку, представляющую единицу или другую физическую величину, мы можем извлечь пару «число-единица» при помощи таблицы поиска. Значения создаются умножением основных единиц и сохраняются в map с ссылкой по символу:
Если задать, что некоторые величины являются безразмерными, то можно включить в таблицу поиска и математические константы.
Примечание: скомбинированные единицы обычно представляются неким «ключом» или строкой, которые люди могут понимать по-разному. В отличие от них, таблицу поиска легко модифицировать!
Примечание: оператор ^ в таблице поиска требует заключения в скобки из-за его низкого порядка предшествования.
Парсинг выражений
Для своего калькулятора я задал пять компонентов выражения: числа, единицы, операторы, скобки и особые символы.
Каждый символ в допустимом выражении можно отнести к одной из этих категорий. Следовательно, первым шагом будет определение того, к какому классу принадлежит каждый символ, и сохранение его в виде, включающем в себя эту информацию.
Примечание: «особые» символы обозначают унарные операторы, преобразующие значение. Примеры кода написаны на C++ и используют стандартную библиотеку шаблонов.
Мы зададим «класс парсинга» при помощи простого нумератора и зададим «кортеж парсинга» как пару между символом и его классом парсинга. Строка парсится в «вектор парсинга», содержащий упорядоченные кортежи парсинга.
Мы создаём вектор парсинга, просто сравнивая каждый символ со множеством символов, содержащихся в каждом классе.
Структура нашей основной программы заключается в сжатии выражения, построении вектора парсинга и передаче его в вычислитель, возвращающий вычисленное выражение:
Для нашего примера выражения это будет выглядеть так:
Распарсенный пример выражения. Каждый символ в строке может быть отнесён к конкретной категории. Числа обозначены красным, единицы оранжевым, операторы синим, скобки фиолетовым, а особые символы — зелёным.
С самым лёгким мы закончили. Создан вектор парсинга из входящих данных командной строки и теперь мы можем оперировать с числами, связанными со значениями.
Как вычислить вектор парсинга, чтобы получить единичное значение?
Вычисление выражений
Нам осталось вычислить вектор парсинга, для чего требуется информация о структуре семантических математических выражений.
Здесь можно сделать следующие важные наблюдения:
Одновременно внутри рекурсивным образом вычисляются скобки, чтобы свести их к одному значению.
В общем случае это означает, что вектор парсинга можно вычислить при помощи рекурсивной функции, возвращающей пару «число-единица».
Рекурсивная функция вычисления вектора парсинга
Рекурсивная функция eval описывается следующим процессом:
Создание упорядоченной последовательности значений и операторов
Начнём с определения функции eval, получающей дополнительный параметр n, обозначающий начальную точку:
Примечание: пустой вектор парсинга возвращает безразмерное единичное значение и вектор парсинга не может начинаться с оператора.
Мы итеративно проходим по строке, отслеживая начальную и конечную точку текущей наблюдаемой последовательности. Когда мы встречаем скобку, то находим конечную точку скобки и вызываем функцию вычисления для внутреннего выражения:
Это приведёт к рекурсии, пока не будет найдено выражение вектора парсинга, не содержащее скобок, а значит, состоящее из сбалансированной последовательности значений и операторов.
При вычислении внутреннего выражения скобки возвращается некое значение. После уничтожения всех скобок останется только сбалансированная последовательность значений и операторов.
Операторы можно добавлять напрямую, а значения задаются комбинацией чисел, единиц и унарных операторов. Мы можем создать значение, найдя последовательность идущих друг за другом кортежей парсинга, представляющих её, и построив его соответствующим образом:
Мы конструируем значения из их последовательности кортежей парсинга, выявляя числовые компоненты, единицы и унарные операторы.
Создание пар «число-единица» и унарные операторы
Так как этот калькулятор поддерживает представление в числах с плавающей запятой, значение может состоять и из предэкспоненты, и из степени. Кроме того, обе эти величины могут иметь знак.
Знак извлекается как первый символ, за которым следует последовательность чисел. Значение извлекается при помощи stof:
), потому что так проще отличать его от бинарного оператора вычитания.
Далее мы проверяем наличие записи с плавающей запятой и повторяем это, чтобы получить знак и величину степени:
Наконец, мы извлекаем оставшуюся единицу как строку и получаем соответствующее значение. Применяем оставшиеся в конце унарные операторы и возвращаем окончательный вид значения:
Этот процесс сводит все комбинации унарных операторов, чисел и единиц к структурам значений, с которыми можно оперировать при помощи бинарных операторов:
Здесь вы видите, как выражение с унарным оператором сводится к значению.
Примечание: позиция передаётся функции создания, чтобы была известна абсолютная позиция в выражении для обработки ошибок.
Сжатие упорядоченной последовательности значений и операторов
Наконец, у нас получилась сбалансированная последовательность значений и бинарных операторов, которую мы можем сжать, используя правильный порядок операций. Два значения, связанные стоящим между ними оператором, можно сжать при помощи простой функции:
Чтобы сжать всю сбалансированную последовательность, мы итеративно обходим вектор парсинга по разу для каждого типа оператора в правильном порядке и выполняем бинарные вычисления. Стоит заметить, что умножение и деление могут происходить одновременно, как и сложение с вычитанием.
Получаем окончательный результат по нулевому индексу и возвращаем его.
Скобки вычисляются рекурсивно, как внутренне сбалансированная последовательность значений и операторов. После устранения всех скобок из основного выражения возвращается окончательное значение.
Примечание: эта рекурсивная структура отражает древовидную природу семантики математического выражения.
Результаты и выводы
Описанная выше структура была обёрнута в простой инструмент командной строки, который я назвал «dima» (сокращённо от «dimensional analysis»). Полный исходный код можно найти здесь.
Этот простой калькулятор командной строки будет правильно вычислять выражения с единицами измерения.
Единицы правильно комбинируются и раскладываются:
одновременно позволяя быстро узнавать значения констант:
При необходимости таблицу поиска выражений с единицами можно модифицировать.
Можно расширить эту систему, добавив способ задания функций/преобразований с именами.
Ещё одно потенциальное улучшение: можно добавить некий буфер вычислений, при помощи оператора присваивания сохраняющий переменные в новом словаре, доступ к которому можно получить при других последующих вычислениях. Однако для такого сохранения состояния потребуется запись в файл или запуск процесса.
Этот семантический математический парсер можно полностью преобразовать и создать другие полезные математические программы.
Например, можно попробовать алгебраически преобразовывать выражения с переменными, чтобы находить более изящное представление на основании какого-нибудь способа оценки (длины, симметрии, повторяющихся выражений и т.д.)
Ещё одной возможной вариацией может стать вспомогательная функция дифференцирования, использующая алгоритмическую природу производных.
На правах рекламы
Наша компания предлагает виртуальные серверы в аренду для любых задач и проектов, будь то серьёзные выслечения или просто размещение блога на WordPress. Создавайте собственный тарифный план в пару кликов и за минуту получайте готовый сервер, максимальная конфигурация бьёт рекорды — 128 ядер CPU, 512 ГБ RAM, 4000 ГБ NVMe!
Быстрый доступ к Калькулятору Windows 10. Ярлыки на рабочем столе и панели задач, команды
Держите под рукой старый калькулятор, поскольку добраться к программному через меню слишком долго? «Блог системного администратора» расскажет, как поместить значок приложения в быстрый доступ.
Дополнительно применяются команды: методы универсальны, не зависят от особенностей интерфейса.
Выберите наиболее подходящий для вас метод, исходя из сформировавшихся предпочтений, состояния зрения, качества и размера монитора.
В главном меню
Не нравятся лишние ярлыки на рабочем столе? Поместите Калькулятор на панель задач ОС. Преимущества:
Недостаток: значок маленький. Рекомендую пользователям с хорошим зрением.
Последовательность действий:
Закрепите на панели задач — используйте соответствующий подпункт контекстного меню из пункта «Дополнительно». Доступ к меню — по щелчку правой кнопкой мыши.
Ярлык для доступа к программе располагается на панели задач. Перемещайте курсором мыши, чтобы достичь наиболее удобного расположения.
Через системный поиск
Щелкните по значку-лупе на панели задач для доступа к строке поиска по ОС — располагается в нижней части нового окна. Напечатайте в строке: калькулятор.
В правой части окна находится перечень доступных действий. Щелкните по опции закрепления на панели задач.
В итоге: пиктограмма приложения размещена на панели задач. Сдвигайте мышью влево или вправо, чтобы она располагалась там, где удобнее.
В Проводнике
Откройте Проводник для навигации по файловой системе. Перейдите в каталог System32. Располагается в папке Windows на основном диске (C).
Щелкните по подпункту создания ярлыка пункта «Создать» контекстного меню исполняемого файла программы (calc, calc.exe — если включено отображение расширений).
Перетащите мышью на рабочий стол. Расположите в наиболее удобном месте экрана. Переименуйте, чтобы не возникало сомнений в том, к какой программе ярлык обеспечивает доступ (при желании или необходимости).
Примените опцию закрепления на панели задач из контекстного меню исполняемого файла программы, если предпочитаете расположить пиктограмму там, а не на рабочем столе.
Расположите ярлык и на рабочем столе и на панели задач для более удобного доступа. Ситуации выбора в данном случае нет — возможно совместить и то и другое.
Вручную
Последовательность:
Командой
Команда порой самый простой метод выполнения задачи на ПК. Не понадобятся лишние ярлыки, навигация по элементам графического интерфейса и меню.
Что делать? Рассказываю:
Консоль
Откройте командную строку (ввод cmd в строке ввода окна «Выполнить»). Введите и примените (клавиша Enter) команду calc
Командой PowerShell
Щелчком по соответствующему пункту контекстного меню кнопки «Пуск» откройте PowerShell. Введите: calc
После нажатия на клавишу Enter откроется окно Калькулятора.
Какой способ быстрого доступа к софту вы предпочитаете? Поделитесь своим мнением в комментариях.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Создание «классного» калькулятора для командной строки
Вводите числа и получайте результат в трех форматах
Я мне часто требуется быстро получить результаты математических выражений. В прошлом, для вычисления результата я использовал пакет Windows Calculator или на средство работы с электронными таблицами, но для этого мне часто приходилось прерывать работу с командной строкой. Я подумал, что калькулятор для командной строки будет полезен, и поэтому написал сценарий Eval.js, который создает калькулятор в командной строке и выводит результаты в десятичной, 16-тиричной и двоичной системах исчисления. В Листинге 1 приведен отрывок этого сценария.
Структура Eval.js
Далее сценарий «извлекает» выражение из командной строки. Для этого он создает объект Enumerator, который отвечает за проведение итерации множества WScript.Arguments. В среде JScript, вы должны использовать объект Enumerator для итерации членов множества.
Возможности применения
Для запуска Eval.js используйте выражение командой строки
Однако выражение не обязано содержать оператор. Вы можете просто указать десятичное число для просмотра его 16-тиричного и двоичного эквивалентов. Вы можете даже указать 16-тиричное значение для просмотра его десятичного и двоичного эквивалентов. Однако перед 16-тиричной записью числа должен быть указан префикс «0x» или «0X» (например, «0x41»). Имейте в виду, что если в префиксе 16-тиричного числа используется только 0, среда JScript будет вычислять его как восьмеричное число (число, записанное в 8-ричной системе исчисления). Также помните, что вы не можете указать двоичное число для просмотра его десятичного и 16-ричного эквивалентов, так как это не предусмотрено в языке JScript.