FormulaCalcTest05.cpp

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstdio>
#include <sstream>
#include <cmath>
#include <locale>
#include "../CHSStack.hpp"	/*自作テンプレート・可変長スタッククラス*/
#include "../CHSLinearList.hpp" /*自作テンプレート・線形リストクラス*/
#include "../CHSSimpleLogger/CHSSimpleLogger.h" /*自作ログ出力クラス*/
using namespace std;
#pragma warning(disable:4996)
#ifdef __SHOW_DETAILS__
	#define VIEW_INSIDE_OPERATION
	#define VIEW_INVERSE_PORLAND
#endif

struct FormulaData {
	bool OperatorFlag;
	union {
		double Number;
		char Operator;
	}data;
};
typedef CHSLinearList<FormulaData> FormulaDataList;

int GetPriorityOperatorLevel(char Ope);//演算子レベルを取得

bool ParseFormula(FormulaDataList *pOutList);			//数式を解析
bool CalcFormula(FormulaDataList *pInList, double *pResult);	//数式を計算する
void ShowDataListAddData(FormulaData fd);
char Formula[1025];	//数式データ
CHSSimpleLogger Log;
int main(void) {
	FormulaDataList formList;
	stringstream ss;
	double Total = 0;
	setlocale(LC_ALL, "Japanese");
#ifdef __SHOW_DETAILS__
	Log.Create(TEXT("FormulaCalcTest05DetailsView_LastRunData.txt"));
	SetConsoleTitleA("シンプル数式電卓(FormulaCalcTest05) [詳細表示モード]");
#else
	Log.Create(TEXT("FormulaCalcTest05_LastRunData.txt"));
	SetConsoleTitleA("シンプル数式電卓(FormulaCalcTest05)");
#endif
	while (1) {
		printf("<<1024バイト以内の数式を入力してください。>>\n[補足説明：';'→[Enter]入力で数式入力終了、quitでプログラム終了]\n");
		Formula[0] = 0;
		scanf("%1024[^;]", Formula);
		fflush(stdin);
		if (strncmp(Formula, "quit", 4) == 0) {
			//printf("計算結果の合計：%.8f\n" , Total);
			break;
		}
		//printf("\n<<入力された数式>>\n%s\n\n", Formula);
#if defined(VIEW_INVERSE_PORLAND) || defined(VIEW_INSIDE_OPERATION)
		printf("\n");
#endif	
		if (ParseFormula(&formList)) {
			
			int Nums = formList.GetNums();
			if (Nums) {
#ifdef VIEW_INVERSE_PORLAND
				//逆ポーランド記法の出力
				FormulaData Data;
				formList.Get(0, &Data);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				printf("\n");
#endif
				printf("<<逆ポーランド記法>>\n");

				for (int i = 0; i < Nums; i++) {
					if (formList.Get(i, &Data)) {
						if (Data.OperatorFlag) {
							printf("%c ", Data.data.Operator);
						} else {
							cout  << Data.data.Number << ' ';
						}
					}
				}

				printf("\n");
#endif

				double res;
				bool bret = CalcFormula(&formList, &res);
				if (bret) Total += res;
				ss.str("");
				ss << Formula;

#ifdef _UNICODE
				Log.WriteWithTitle(TEXT("数式入力"),TEXT("%S"), ss.str().c_str());
#else
				Log.WriteWithTitle(TEXT("数式入力"), TEXT("%s"), ss.str().c_str());
#endif				

				ss.str("");

#if defined(VIEW_INVERSE_PORLAND) || defined(VIEW_INSIDE_OPERATION)
				if (bret) {
					printf("\n<<計算結果>>\n");
					cout << fixed << res << "(" << scientific << res << ")\n"  <<endl;
					cout.unsetf(ios_base::fixed);
					cout.unsetf(ios_base::scientific);
					ss <<  fixed << res;
				} else {
					printf("\n<<計算結果>>\n");
					printf("計算エラー\n\n");
					ss << "計算エラー";
				}
#else
				if (bret) {
					cout <<"= " << fixed << res  << "\n" << endl;
					ss <<  fixed << res;
				} else {
					printf("= 計算エラー\n\n");
					ss << "計算エラー";
				}

#endif
#ifdef _UNICODE
				Log.WriteWithTitle(TEXT("計算結果"), TEXT("= %S"), ss.str().c_str());
#else
				Log.WriteWithTitle(TEXT("計算結果"), TEXT("= %s"), ss.str().c_str());
#endif			
			} else {
				printf("式データが空です。\n\n");
			}
		} else {
			printf("解析エラー\n\n");
		}
	}
	return 0;
}

int GetPriorityOperatorLevel(char Ope) {
	switch (Ope) {
	case '+':
	case '-':
		return 100;
	case '*':
	case '/':
		return 200;
	case '^':
		return 300;
	case '(':
	case ')':
		return 400;
	}
	return -1;
}
bool ParseFormula(FormulaDataList *pOutList) {
	if (!pOutList)return false;
	pOutList->AllDelete();

	size_t length = strlen(Formula);

	bool bSignMinus = false;
	double Number = 0;
	char Current;
	char OldChar = '\0';
	char OldOpe;
	bool bProcessed = false;
	bool bFractionFlag = false;
	double FractionDigit = 1;
	int Level, OldLevel;
	CHSStack<char> OpeStack;
	FormulaData fd;
	int BracketLevel = 0;
	bool SignCheckFlag = false;
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
	printf("<<数式解析(逆ポーランド記法への変換)の詳細のダンプ>>\n");
#endif
	for (size_t i = 0; i < length; i++) {
		Current = Formula[i];
		//半角スペースとタブは無視
		if ((Current == ' ') || (Current == '\t') || (Current == '\r') || (Current == '\n')) {
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
			printf("入力(%d文字目)：空白文字または改行文字の為スキップ\n" , i+1 );
#endif
			continue;
		}
		if ((Current == '=') && (i == length - 1))continue;
		bProcessed = false;
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
		printf("入力(%d文字目)：%c\n" , i+1 , Current);
#endif

		//符号チェックをするかのフラグ
		SignCheckFlag = (OldChar == '\0');
		SignCheckFlag |= (OldChar == '(');
		SignCheckFlag |= (OldChar == '*');
		SignCheckFlag |= (OldChar == '/');
		SignCheckFlag |= (OldChar == '^');

		if (SignCheckFlag) {
			//最初または(の次のデータの場合 +、-(符号) についての処理
			bProcessed = true;
			if (Current == '-') {
				bSignMinus = true;
			} else if (Current == '+') {
				bSignMinus = false;
			} else {
				if (((Current >= '0') && (Current <= '9')) == false) {
					if (Current != '(') {
						printf("構文エラー：%d文字目の %c は無効な演算子です。\n", i + 1, Current);
						return false;
					}
				}
				bProcessed = false;
			}
		}

		if (bProcessed == false) {
			if ((Current >= '0') && (Current <= '9')) {

				if (OldChar == ')') {
					//以前の演算子と比べる
					Level = GetPriorityOperatorLevel('*');
					if (OpeStack.Peek(&OldOpe)) OldLevel = GetPriorityOperatorLevel(OldOpe);
					else OldLevel = -1;
					while (OldLevel >= Level) {
							if (OldOpe == '(') break;
							OpeStack.Pop(&fd.data.Operator);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
							printf("スタックから演算子の %c をポップ\n", fd.data.Operator);
#endif
							fd.OperatorFlag = true;
							pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
							ShowDataListAddData(fd);
#endif
							if (OpeStack.Peek(&OldOpe)) OldLevel = GetPriorityOperatorLevel(OldOpe);
							else OldLevel = -1;
					}

					OpeStack.Push('*');
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
					printf("スタックに演算子の %c をプッシュ\n", '*');
#endif
				}

				//数値の場合
				if (bFractionFlag == false) {
					Number = (Number * 10) + (9 - ('9' - Current));
				} else {
					FractionDigit /= 10;
					Number += ((double)(9 - ('9' - Current))) * FractionDigit;
				}
			} else {
				if (Current == '.') {
					if (bFractionFlag) {
						printf("構文エラー：%d文字目の %c は無効な小数点です。\n", i + 1, Current);
						return false;
					}
					bFractionFlag = true;
					FractionDigit = 1;
				} else {
					if (((OldChar >= '0') && (OldChar <= '9'))||(OldChar =='.')) {
						if (bSignMinus) {
							Number *= -1;
							bSignMinus = false;
						}
						fd.OperatorFlag = false;
						fd.data.Number = Number;
						pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
						ShowDataListAddData(fd);
#endif
						bFractionFlag = false;
						Number = 0;
					}
					//文字（演算子)
					Level = GetPriorityOperatorLevel(Current);
					if (OpeStack.Peek(&OldOpe)) OldLevel = GetPriorityOperatorLevel(OldOpe);
					else OldLevel = -1;
					if (Level == -1) {
						printf("構文エラー：%d文字目の %c は無効な演算子です。\n", i + 1, Current);
						return false;
					} else {

						while (OldLevel >= Level) {
							//printf("pop\n");
							if (OldOpe != '(') {
								OpeStack.Pop(&fd.data.Operator);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
								printf("スタックから演算子の %c をポップ\n", fd.data.Operator);
#endif
								fd.OperatorFlag = true;
								pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
								ShowDataListAddData(fd);
#endif
							} else break;

							if (OpeStack.Peek(&OldOpe)) OldLevel = GetPriorityOperatorLevel(OldOpe);
							else OldLevel = -1;
						}

						if (Current == ')') {
							if (BracketLevel == 0) {
								printf("構文エラー：%d文字目の %c は無効です。\n", i + 1, Current);
								return false;
							} else {
								BracketLevel--;
								do {
									OldOpe = 0;
									OpeStack.Pop(&OldOpe);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
									printf("スタックから演算子の %c をポップ\n", OldOpe);
#endif
									if (OldOpe != '(') {
										fd.data.Operator = OldOpe;
										fd.OperatorFlag = true;
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
										ShowDataListAddData(fd);
#endif
										pOutList->Append(fd);
									}
									//printf("A");
								} while (OldOpe != '(');
							}
						} else {
							if (Current == '(') {
								BracketLevel++;
								//直前が数値または)だったなら * をPush
								if (((OldChar >= '0') && (OldChar <= '9')) || (OldChar == ')')) {
									if (OpeStack.Pop(&OldOpe)) {
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
										printf("スタックから演算子の %c をポップ\n", OldOpe);
#endif
										if (OldOpe != '^') {
											//累乗(^)でなければスタックに戻す
											OpeStack.Push(OldOpe);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
											printf("累乗を示す演算子ではないので、スタックに先ほどポップした演算子の %c を戻す(再プッシュ)\n", OldOpe);
#endif
										} else {
											//(の前に累乗が計算されるようにする
											//たとえば 2^3(4+5)  = 8(4+5) になるようにする。
											fd.data.Operator = OldOpe;
											fd.OperatorFlag = true;
											pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
											ShowDataListAddData(fd);
#endif
										}
									}
									OpeStack.Push('*');
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
									printf("スタックに演算子の %c をプッシュ\n", '*');
#endif
								} else if ((OldChar == '-') && bSignMinus) {
									bSignMinus = false;
									fd.OperatorFlag = false;
									fd.data.Number = -1;
									pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
									ShowDataListAddData(fd);
#endif
									Number = 0;
									OpeStack.Push('*');
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
									printf("スタックに演算子の %c をプッシュ\n", '*');
#endif						
								}
							}
							//printf("Push:%c\n", Current);
							OpeStack.Push(Current);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
							printf("スタックに演算子の %c をプッシュ\n", Current);
#endif
						}
					}
				}
			}
		}
		OldChar = Current;
	}

	//ループの最後が数値で終わった場合出力に追加
	if (((OldChar >= '0') && (OldChar <= '9')) || (OldChar == '.')) {
		if (bSignMinus) {
			Number *= -1;
			bSignMinus = false;
		}
		fd.OperatorFlag = false;
		fd.data.Number = Number;
		pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
		ShowDataListAddData(fd);
#endif
		Number = 0;
	}

	//スタックに残っている演算子をすべてPopにして出力に追加
	while (OpeStack.Pop(&OldOpe)) {
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
		printf("スタックから演算子の %c をポップ\n", OldOpe);
#endif

		if (OldOpe != '(') {
			fd.data.Operator = OldOpe;
			fd.OperatorFlag = true;
			pOutList->Append(fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
			ShowDataListAddData(fd);
#endif
		}
	}
	//if (BracketLevel != 0) printf("警告：括弧の数が合いません\n");
	return true;
}

bool CalcFormula(FormulaDataList *pInList, double *pResult) {
	if (!pInList || !pResult)return false;
	int nums = pInList->GetNums();

	if (nums == 0) return false;

	CHSStack<double> NumStack;
	double num1, num2;//スタックからの取り出し先
	FormulaData fd;
	bool bPopQuit;
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
	printf("\n<<数式計算(逆ポーランド記法の計算)の詳細のダンプ>>\n");
#endif
	for (int i = 0; i < nums; i++) {
		pInList->Get(i, &fd);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
		if (fd.OperatorFlag)printf("演算子の %c の入力\n" , fd.data.Operator);
		else cout << "実数の " << fd.data.Number << " の入力" << endl;
#endif
		if (fd.OperatorFlag) {
			bPopQuit = NumStack.Pop(&num2);
			bPopQuit &= NumStack.Pop(&num1);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
			if (bPopQuit) {
				cout << "スタックから " << num2 << " をポップ" << endl;
				cout << "スタックから " << num1 << " をポップ" << endl;
			}
#endif
			if (bPopQuit == false) {
				printf("論理エラー：計算に必要な数値データが足りません。(演算子：%c)\n", fd.data.Operator);
				return false;
			}
			//計算実行
			switch (fd.data.Operator) {
			case '+':
				NumStack.Push(num1 + num2);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				cout << "スタックに " << num1 + num2 <<" をプッシュ(" << num1 << " + " << num2 << ")"<< endl;
#endif
				break;
			case '-':
				NumStack.Push(num1 - num2);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				cout << "スタックに " << num1 - num2 << " をプッシュ(" << num1 << " - " << num2 << ")" << endl;
#endif
				break;
			case '*':
				NumStack.Push(num1 * num2);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				cout << "スタックに " << num1 * num2 << " をプッシュ(" << num1 << " × " << num2 << ")" << endl;
#endif
				break;
			case '/':
				if (num2 == 0) {
					printf("論理エラー：ゼロ除算が発生しました。\n");
					return false;
				}
				NumStack.Push(num1 / num2);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				cout << "スタックに " << num1 / num2 << " をプッシュ(" << num1 << " ÷ " << num2 << ")" << endl;
#endif
				break;
			case '^':
				NumStack.Push(pow(num1, num2));
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
				cout << "スタックに " << pow(num1, num2) << " をプッシュ(" << num1 << " ^ " << num2 << ")" << endl;

#endif
				break;
			}
		} else {
			//数値はpush
			NumStack.Push(fd.data.Number);
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
			cout << "スタックに " <<fd.data.Number << " をプッシュ(入力)" << endl;
#endif
		}
	}


	if (NumStack.Pop(pResult)) {
#ifdef VIEW_INSIDE_OPERATION
		cout << "スタックから " << *pResult << " をポップしてそれを呼び出し元に戻す" << endl;
#endif
		return true;
	}
	return false;
}

void ShowDataListAddData(FormulaData fd) {
	if (fd.OperatorFlag) printf("出力バッファに演算子の %c を追加\n", fd.data.Operator);
	else cout << "出力バッファに実数の" << fd.data.Number << "を追加" << endl;
}