Как сделать калькулятор на C
В этой статье простым языком изложена вся необходимая информация для программирования калькулятора на языке C. Применяемая программа используется на лабораторных занятиях студентов инженерных специальностей первого года обучения. Так что любой студент, например изучающий математическое моделирование в биологии, сможет самостоятельно запрограммировать калькулятор. Попробуем сделать калькулятор и мы.
Цель этой программы
Понятия, используемые в программе
Типы данных
Тип данных указывает на вид данных, которые может хранить переменная, например целочисленные типы, числа с плавающей запятой, символьные типы данных и т. д.
В этой программе использованы целочисленные и символьные типы данных — int и char соответственно.
int
Переменная int используется для хранения целых чисел.
char
Самый распространенный тип данных на C. Он занимает в памяти один байт почти во всех компиляторах.
Операторы switch
Синтаксис для switch :
Алгоритм для этой программы
Шаг 1: начало.
Шаг 3: отображается меню для пользователя.
Шаг 4: читается значение n от пользователя.
Шаг 5: при вводе пользователем любого числа от 1 до 5 выполняется следующий шаг согласно случаю, соответствующему введенному числу.
Шаг 6:
Шаг 7: конец.
Блок-схема
Что такое « #include »?
Заголовочный файл stdio. h расшифровывается как “standard input output” («стандартный ввод/вывод»). В нем содержится информация, связанная с функциями ввода/вывода.
Что такое « #include »?
Что такое « main »?
Что такое « printf » и « scanf »?
Функция printf() задействуется для отображения вывода, а функция scanf() — для принятия пользовательского ввода. Они часто используются в языке C, в частностив заголовочных файлах в качестве встроенных библиотечных функций.
Что такое « switch » и « case »?
Что такое оператор « break »?
А для чего на C нужен « default »?
Что такое « ruturn 0 »?
Программа / исходный код
Выполненный вывод
Надеемся, что статья была для вас полезной и легкой.
Программирование на C, C# и Java
Уроки программирования, алгоритмы, статьи, исходники, примеры программ и полезные советы
ОСТОРОЖНО МОШЕННИКИ! В последнее время в социальных сетях участились случаи предложения помощи в написании программ от лиц, прикрывающихся сайтом vscode.ru. Мы никогда не пишем первыми и не размещаем никакие материалы в посторонних группах ВК. Для связи с нами используйте исключительно эти контакты: vscoderu@yandex.ru, https://vk.com/vscode
Калькулятор C# в консоли
В данном уроке опять создадим простенький калькулятор на языке C#, но в этот раз будем работать в консоли.
Калькуляторы на Windows Forms можно посмотреть здесь и здесь.
Double – это тип переменной с плавающей запятой, иными словами, тип, в который можно записать десятичные числа, причём довольно большие. В него поместится как значение 5, так и значение 5,45, и даже значение 5,4571601695, также в нём можно использовать и отрицательные числа.
В переменную a мы внесём первое число, которое запишет пользователь. В переменную b – второе число. А переменная total будет выводить результат математических операций с переменными а и b.
Char – это тип переменной в виде какого-либо символа, будь то буква, цифра или какой-нибудь знак. В переменную oper мы будем заносить знак математической операции над числами. В нашем калькуляторе будут только самые основные – “+”, “-“, “*” и “/”.
Итак, мы объявили переменные, теперь нам надо узнать, что конкретно нужно посчитать пользователю, а для этого придётся считывать данные, которые он будет вводить:
Сначала мы выводим на консоль надпись о том, чтобы пользователь ввёл первое число.
В следующей строке мы присваиваем переменной a введенное пользователем число, но при этом не забываем, что введенные пользователем данные всегда имеют строковой формат string, а так как у нашей переменной тип double, то надо отконвертировать string в double соответствующим методом Convert.
Примерно то же самое мы проделываем с переменной oper, но конвертируем string уже не в double, а в char, потому что переменная oper имеет такой тип данных.
Точно то же самое, что было с переменной a проделываем и с переменной b, так как они одинакового типа.
Числа получены. Но пока неизвестно, как ими оперировать, так как главное для нас – узнать что за знак скрывается в переменной oper, и уже исходя из этого, производить операции над числами:
Для этого мы используем оператор условия if (если).
Первая строка звучит примерно так: если в переменной oper записан знак “+”, то..
..мы присваиваем переменной total сумму переменных a и b и выводим ответ на экран. В кавычках записаны слова, которые выводятся на экран, а переменные, расположившиеся среди плюсов выводят свои значения. Пример такого ответа выглядит вот так:
По подобию первого условия мы создаём остальные, используя операторы else if (так положено семантически, если для алгоритма необходимы какие-либо условия. Если условия не необходимы, то можно использовать оператор else, как написано ниже).
Наша программа уже работает, но, пожалуй, можно добавить ещё одну несложную деталь.
А что, если пользователь захочет выполнить несколько операций? Например, сначала сложить два числа, а затем умножить два других числа? Для этого ему пришлось бы перезапускать программу. Но можно сделать и иначе:
Калькулятор на C#
Говорю сразу: данный курс назначен для тех кто знает базовые конструкции C#
Шаг 1: редактор кода и расширения
Первым делом установим Visual Studio Code
Потом запускаем ее и устанавливаем расширение C# от Microsoft
После чего скачиваем расширение «Russian Language pack for VSCode»
Шаг 2: начинаем программировать!
Затем в проводнике создаем папку «HelloWorld»
Переходим в Файл > Открыть папку > Выбираем нашу папку «HelloWorld»
После того как мы зашли в нашу папку переходим в Вид > Терминал
Откроется терминал, в него мы вводим такую команду:
dotnet new console
Дальше нужно просто ждать до завершения процесса
Данная команда создаст консольное приложение Hello world
Потом прописываем переменные:
Далее прописываем такой код:
Вместе это выглядит так:
Далее прописываем конструкцию if и повторяем ее для других операторов
Выглядеть это будет так:
создаем переменную string cont
И помещаем все в цикл do, на конце цикла дописываем while(cont == «yes»);
Для запуска программы пишем в терминал:
dotnet run
Как видим все работает!
О песочнице
Это «Песочница» — раздел, в который попадают дебютные посты пользователей, желающих стать полноправными участниками сообщества.
Если у вас есть приглашение, отправьте его автору понравившейся публикации — тогда её смогут прочитать и обсудить все остальные пользователи Хабра.
Чтобы исключить предвзятость при оценке, все публикации анонимны, псевдонимы показываются случайным образом.
О модерации
Не надо пропускать:
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!
Делаем консольный калькулятор.
На этом уроке мы напишем простенький консольный калькулятор на языке С#. Программа будет работать так: пользователь вводит операнды и оператор, а программа сообщает результат.
Double – это тип переменной с плавающей запятой, иными словами, тип, в который можно записать десятичные числа. В него поместится как значение 5, так и значение 5,45, и даже значение 5,4571601695, также в нём можно использовать и отрицательные числа.
В переменную a мы внесём первое число, которое запишет пользователь. В переменную b – второе число. А переменная res будет выводить результат математических операций с переменными а и b.
Char – это тип переменной в виде какого-либо символа, будь то буква, цифра или какой-нибудь знак. В переменную oper мы будем заносить знак математической операции над числами.
Итак, переменные объявлены, теперь нам надо узнать, что конкретно нужно посчитать пользователю, а для этого придётся считывать данные, которые он будет вводить:
Сначала мы выводим на консоль надпись о том, чтобы пользователь ввёл первое число.
В следующей строке мы присваиваем переменной a введенное пользователем число, но при этом не забываем, что введенные пользователем данные всегда имеют строковой формат string, а так как у нашей переменной тип double, то надо отконвертировать string в double соответствующим методом Convert.
То же самое проделываем с переменной oper, но конвертируем string уже не в double, а в char, потому что переменная oper имеет такой тип данных. Точно то же самое, что было с переменной a проделываем и с переменной b, так как они одинакового типа.
Числа получены. Но пока неизвестно, как ими оперировать, так как главное для нас – узнать что за знак скрывается в переменной oper, и уже исходя из этого, производить операции над числами:
Для этого мы используем оператор условия if (если). Первая строка звучит примерно так: если в переменной oper записан знак “+”, то.. мы присваиваем переменной res сумму переменных a и b и выводим ответ на экран. Рассмотрим код программы полностью:
После написания кода откомпилируем ее и получим результат:
Для закрепления материала рекомендую самостоятельно записать каждую строчку кода в свой созданный проект и изучить ход выполнения программы.