код программы калькулятор на c

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:

Источник

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 на C#

В данном уроке мы разработаем с вами калькулятор на C#. Программа будет написана согласно принципам объектно-ориентированного программирования (ООП): будет определен интерфейс для методов, реализующих функционал клавиш математических операций калькулятора, от интерфейса выполним наследование и напишем соответствующий класс и методы. Калькулятор, помимо базовых операций сложения, вычитания, умножения и деления, будет предоставлять возможность выполнять операции: извлечения квадратного корня, извлечения корня произвольной степени, возведения в квадрат, возведения в произвольную степень, вычисления факториала, а также работу с регистром памяти (MRC).

Создание пользовательского интерфейса калькулятора

Создадим в Visual Studio проект на Visual C# Windows Forms. Добавим на форму элемент GroupBox, в который поместим Label. В свойстве Dock, элемента Label, необходимо указать Right, чтобы Label был привязан к правому краю. Связка данных элементов управления будет реализовывать дисплей калькулятора.

Калькулятор также содержит кнопки. Всего их 28 штук. Пользовательский интерфейс представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Интерфейс калькулятора

Кнопка “+/-” меняет знак операнда на противоположный.

Кнопка MRC, а также кнопки M+, M-, M×, M÷, реализуют отдельный регистр памяти калькулятора и команды для управления им. Что такое MRC можно прочитать – здесь.

Программирование калькулятора на C#

Реализация интерфейса класса

Поскольку наш калькулятор будет написан в рамках парадигмы ООП (объектно-ориентированного программирования), то начнем кодирование с описания структуры интерфейса для класса, реализующего математические операции программы.

Добавим в проект класс InterfaceCalc.cs и определим в созданном файле интерфейс InterfaceCalc.

Для выполнения математических операций понадобится два операнда: a и b (например, a + b). Операнд a придется хранить в памяти калькулятора, пока пользователь будет вводить второй аргумент операции. Для сохранения числа a объявим прототип метода void Put_A(double a), для очистки – void Clear_A(). Для умножения, деления, сложения и вычитания чисел a и b соответственно понадобятся методы: double Multiplication(double b), double Division(double b), double Sum(double b), double Subtraction(double b). Вычисление корня степени b из a: double SqrtX(double b). Возведение числа a в степень b: double DegreeY(double b). Вычисление квадратного корня: double Sqrt(). Возведение числа a в квадрат: double Square(). Вычисление факториала a!: double Factorial(). Теперь объявления методов для работы с регистром памяти (MRC) калькулятора. Показать содержимое памяти и очистить его: double MemoryShow(), void Memory_Clear(). M×, M÷, M+ и M- к регистру соответственно: void M_Multiplication(double b), void M_Division(double b), void M_Sum(double b), void M_Subtraction(double b).

Создание класса, реализующего интерфейс InterfaceCalc

Теперь добавим в калькулятор класс, который будет реализовывать написанный ранее интерфейс. Для этого в проекте создадим класс Calc : InterfaceCalc. Как вы видите, здесь используется наследование (оператор “двоеточие”). В данном классе напишем реализацию всех методов, требуемых спецификацией нашего интерфейса.

Источник

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 Windows Forms на языке C#

Некогда мы уже создавали подобный калькулятор, но он был довольно простенький и не имел общего TextBox’a для всех чисел.

В данной статье же мы создадим более усовершенствованный калькулятор Windows Forms. Итак, выглядеть у нас он будет вот так:

Здесь у нас 19 кнопок Button, 1 Textbox и ещё 1 пустой Label (на рисунке он выделен). Применение его будет описано ниже.

Итак, создаём такую или похожую форму. Мы увеличили ширину TextBox’a, используя MultiLine:

Также в Свойствах мы увеличили размер шрифта в TextBox’e и Label’e до 12 пт.

Теперь делаем так, чтобы при нажатии на цифровые кнопки, в TextBox’e появлялась соответствующая цифра.

Для этого дважды кликаем на кнопке “0” и в открывшемся коде пишем:

Проверяем, несколько раз нажав на кнопку “0” у нас в форме.

Работает. Делаем то же самое с остальными цифровыми кнопками:

Таким же образом кликаем дважды на кнопку “.” в форме. Она будет использоваться для создания десятичной дроби. Пишем следующий код:

Кнопки нажимаются, в TextBox’e отображаются нажатые цифры. Теперь надо научить программу производить с ними какие-либо операции. Как видно из формы, наш калькулятор сможет производить стандартные математические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Для начала мы создадим в самом начале программы несколько переменных, которые нам для этого понадобятся:

Благодаря второй переменной мы будем давать программе указания, какую именно операцию производить с переменными, описанными выше. Здесь нам не нужна дробь, поэтому обойдёмся целочисленным типом int.

Последняя переменная znak нам понадобится для того, чтобы менять знаки у введённых чисел. Тип bool может иметь два значения – ture и false. Мы представим, что если znak имеет значение true в программе, то это означает, что у числа знак +, если false – число отрицательное и перед собой имеет знак —. Изначально в калькуляторе вбиваются положительные числа, поэтому мы сразу присвоили переменной значение true.

Далее мы дважды нажимаем на кнопку “+”, обозначающую сложение, на форме и пишем следующий код:

В строке 3 мы присваиваем первой переменной a то, что будет написано в TextBox’e (а именно число, которое введёт пользователь перед тем, как нажать кнопку “+”).

Затем TextBox очищается, число, введённое пользователем, в нём пропадает (но остаётся в переменной a)

Переменной count присваивается число 1, которая потом укажет программе, что именно операцию сложения надо будет произвести с числами.

Затем в Label записывается число из переменной a (то самое, которое изначально ввёл пользователь) и знак плюса. Выглядеть в форме это будет так, как описано ниже.

Пользователь вводит какое-либо число:

Затем нажимает на кнопку “+” и после этого видит:

Кроме того, как бы не было странным с первого взгляда, мы присваиваем переменной znak значение true, хотя выше, в начале кода, мы и так присваивали это же значение. Подробнее данную переменную мы опишем ниже, но смысл в том, что мы присваиваем значение true, когда хотим сделать введённое число отрицательным, если оно положительно, а значение false, когда хотим сделать число положительным, если оно отрицательное. Изначально у нас вводятся положительные числа, сначала первое, потом второе. И если первое число мы сделаем отрицательным, то значение у znak перейдёт в false и тогда получится, что второе слагаемое как бы отрицательное (на практике, просто чтобы поставить перед ним минус, придётся нажать дважды на соответствующую кнопку, чтобы с false значение перешло в true, а затем обратно с true в false, и появился знак минуса).

Подобным образом заполняем код для кнопок “-“, “*” и “/”:

Разница лишь в значении переменной count и в том, какой знак добавляется в Label’e.

Далее нам понадобится создать функцию, которая будет применять нужные нам математические операции к числам. Назовём её calculate. Но перед этим мы кликнем дважды на кнопку “=” на форме и в коде к ней мы запишем:

То есть, при нажатии пользователем на кнопку “=”, как раз выполнится наша функция подсчёта calculate, и, заодно, очистится Label, так как результат мы в будущем коде выведем в TextBox.

Теперь-таки создаём нашу функцию calculate и пишем следующий код:

Здесь мы используем конструкцию switch-case.

Switch – это оператор управления. Он может включать в себя несколько case’ов. Case – метки, от значения которых зависит, какие операции будут происходить.

Строка switch(count) означает, что именно от значения count будет зависеть, какое действие будет происходить в коде switch’a.

Итак, если count=1 (в коде case 1:), то произойдёт следующее:

После того, как пользователь нажал “+”, он, естественно, должен ввести второе слагаемое, что он и делает по стандартному сценарию, а затем нажать кнопку “=” (и в ней, как мы помним, как раз выполнится наша функция).

Как только кнопка “=” будет нажата, программа сложит число из переменной a с тем вторым слагаемым, которое записал пользователь в TextBox, и запишет результат в переменную b (строка 6 кода функции). В строке 7 программа выведет в TextBox результат сложения – переменную b.

Оператор break (строка 8) завершает исполнение кода switch при выполнении кода метки case 1, так как больше нам в нём делать нечего.

Точно так же строится алгоритм при case 2, case 3 и case 4 с той разницей, что в них происходит не сложение, а вычитание, умножение и деление соответственно.

Оператор default срабатывает, если вдруг что-то пойдёт не по плану и count примет какое-либо иное значение, не описанное в switch. Тогда срабатывает лишь оператор break.

Львиная доля программы готова. Нам надо лишь написать код для трёх оставшихся нетронутыми до этого время кнопок.

Дважды жмём в форме на кнопку “С”. Она будет очищать все записи из TextBox’a и Label’a.

Источник

Пишем «калькулятор» на C#. Часть I. Вычисление значения, производная, упрощение, и другие гуси

Калькулятор у нас почему-то ассоциируется с чем-то, что должен написать каждый новичок. Возможно потому, что исторически компьютеры с той целью и создавались, чтобы считать. Но мы будем писать непростой калькулятор, не sympy конечно, но чтобы умел базовые алгебраические операции, типа дифференциирования, симплификации, а также фичи типа компиляции для ускорения вычислений.

Сборка выражения

Что такое «выражение»?

Конечно, это не строка. Довольно очевидно, что математическая формула — это либо дерево, либо стек, и здесь мы остановимся на первом. То есть каждая нода, каждый узел этого дерева, это какая-то операция, переменная, либо константа.

Операция — это либо функция, либо оператор, в принципе, примерно одно и то же. Ее дети — аргументы функции (оператора).

Иерархия классов в вашем коде

Разумеется, реализация может быть любой. Однако идея в том, что если ваше дерево состоит только из узлов и листьев, то они бывают разными. Поэтому я называю эти «штуки» — сущностями. Поэтому верхним классом у нас будет абстрактный класс Entity.

А также будет четыре класса-наследника: NumberEntity, VariableEntity, OperatorEntity, FunctionEntity.

Как построить выражение?

Для начала мы будем строить выражение в коде, то есть

Если объявить пустой класс VariableEntity, то такой код выкинет вам ошибку, мол не знает как умножать и суммировать.

Переопределение операторов

Очень важная и полезная фича большинства языков, позволяя кастомизировать выполнение арифметических операций. Синтаксически реализуется по-разному в зависимости от языка. Например, реализация в C#

(Не)явное приведение типов

В компилируемых языках типа C# такая штука обычно присутствует и позволяет без дополнительного вызова myvar.ToAnotherType() привести тип, если необходимо. Так, например, было бы удобно писать

Подвешивание

Класс Entity имеет поле Children — это просто список Entity, которые являются аргументами для данной сущности.

Когда у нас вызывается функция или оператор, нам стоит создать новую сущность, и в ее дети положить то, от чего вызывается функция или оператор. К примеру, сумма по идее должна выглядить примерно так:

То есть теперь если у нас есть сущность x и сущность 3, то x+3 вернет сущность оператора суммы с двумя детьми: 3 и x. Так, мы можем строить деревья выражений.

Вызов функции более простой и не такой красивый, как с оператором:

Подвешивание в репе реализовано тут.

Отлично, мы составили дерево выражений.

Подстановка переменной

Здесь все предельно просто. У нас есть Entity — мы проверяем является ли он сам переменной, если да, возвращаем значение, иначе — бежим по детям.

В этом огромном 48-строчном файле реализована столь сложная функция.

Вычисление значения

Собственно то, ради чего все это. Здесь мы по идее должны добавить в Entity какой-то такой метод

Листик без изменений, а для всего остального у нас кастомное вычисление. Опять же, приведу лишь пример:

Если аргумент — число, то произведем численную функцию, иначе — вернем как было.

Number?

Это самая простая единица, число. Над ним можно проводить арифметические операции. По умолчанию оно комплексное. Также у него определены такие операции как Sin, Cos, и некоторые другие.

Если интересно, Number описан тут.

Производная

Численно производную посчитать может кто угодно, и такая функция пишется поистине в одну строку:

Но разумеется нам хочется аналитическую производную. Так как у нас уже есть дерево выражений, мы можем рекурсивно заменить каждый узел в соответствии с правилом дифференциирования. Работать оно должно примерно так:

Вот, к примеру, как реализованна сумма в моем коде:

А вот произведение

А вот сам по себе обход:

Это метод Entity. И как видим, что у листа всего два состояния — либо это переменная, по которой мы дифференциируем, тогда ее производная равна 1, либо это константа (число либо VariableEntity), тогда ее производная 0, либо узел, тогда идет отсылка по имени (InvokeDerive обращается к словарю функций, где и находится нужная (например сумма или синус)).

Заметьте, я здесь не оставляю что-то типа dy/dx и сразу говорю, что производная от переменной не по которой мы дифференциируем равна 0. А вот здесь сделано по-другому.

Все дифференциирование описано в одном файле, а больше и не надо.

Упрощение выражения. Паттерны

Упрощение выражения в общем случае в принципе нетривиально. Ну например, какое выражение проще: или ? Но мы придерживаемся каких-то представлений, и на основе них хотим сделать те правила, которые точно упрощают выражение.

Можно при каждом Eval писать, что если у нас сумма, а дети — произведения, то переберем четыре варианта, и если где-то что-то равно, вынесем множитель… Но так делать конечно же не хочется. Поэтому можно догадаться до системы правил и паттернов. Итак, что мы хотим? Примерно такой синтаксис:

Вот пример дерева, в котором нашлось поддерево (обведено в зеленый), отвечающее паттерну any1 + const1 * any1 (найденное any1 обведено в оранжевый).

Как видим, иногда нам важно, что одна и та же сущность должна повторяться, например чтобы сократить выражение x + a * x нам необходимо, чтобы и там и там был x, ведь x + a * y уже не сокращается. Поэтому нам нужно сделать алгоритм, который не только проверяет, что дерево соответсвует паттерну, но и

А в tree.PaternMakeMatch мы рекурсивно наполняем словарь ключами и их значениями. Вот пример списка самих паттерных Entity:

Когда мы будем писать any1 * const1 — func1 и так далее, у каждой ноды будет номер — это и есть ключ. Иначе говоря, при заполнении словаря, ключами выступят как раз эти номера: 100, 101, 200, 201, 400… А при постройке дерева мы будем смотреть на значение, соответствующее ключу, и подставлять его.

Упрощение. Сортировка дерева

Паттерны не работают?

Вообще, то, что мы сделали до этого, паттерны — чудовищно замечательная штука. Она позволит вам сокращать и разность квадратов, и сумму квадрата синуса и косинуса, и другие сложные штуки. Но элементарную пальму, ((((x + 1) + 1) + 1) + 1), она не сократит, ведь здесь главное правило — коммутативность слагаемых. Поэтому первый шаг — вычленить «линейных детей».

«Линейные дети»

Собственно для каждой ноды суммы или разности (и, кстати, произведения/деления) мы хотим получить список слагаемых (множителей).

Это в принципе несложно. Пусть функция LinearChildren(Entity node) возвращает список, тогда мы смотрим на child in node.Children: если child — это не сумма, то result.Add(child), иначе — result.AddRange(LinearChildren(child)).

Не самым красивым образом реализовано тут.

Группировка детей

Итак, у нас есть список детей, но что дальше? Допустим, у нас есть sin(x) + x + y + sin(x) + 2 * x. Очевидно, что наш алгоритм получит пять слагаемых. Далее мы хотим сгруппировать по похожести, например, x похож на 2 * x больше, чем на sin(x).

Вот хорошая группировка:

Так как в ней паттерны дальше справятся с преобразованием 2*x + x в 3*x.

То есть мы сначала группируем по некоторому хешу, а затем делаем MultiHang — преобразование n-арного суммирования в бираное.

Хеш узла

С одной стороны, и следует поместить в одну группу. С другой стороны, при наличии помещать в одну группу с бессмысленно.

Поэтому мы реализовываем многоуровневую сортировку. Сначала мы делаем вид, что — одно и то же. Посортировали, успокоились. Потом делаем вид, что можно помещать только с другими . И вот уже наши и наконец объединились. Реализовано достаточно просто:

Как видим, функция по-любому влияет на сортировку (разумеется, ведь с вообще никак в общем случае не связана). Как и переменная, с ну никак не получится смешать. А вот константы и операторы учитываются не на всех уровнях. В таком порядке идет сам процесс упрощения

«Компиляция» функций

В кавычках — так как не в сам IL код, а лишь в очень быстрый набор инструкций. Но зато очень просто.

Проблема Substitute

Чтобы посчитать значение функции, нам достаточно вызвать подстановку переменной и eval, например

Но это работает медленно, около 1.5 микросекунды на синус.

Инструкции

Чтобы ускорить вычисление, мы делаем вычисление функции на стеке, а именно:

1) Придумываем класс FastExpression, у которого будет список инструкций

2) При компиляции инструкции складываются в стек в обратном порядке, то есть если есть функция x * x + sin(x) + 3, то инструкции будут примерно такими:

Далее при вызове мы прогоняем эти инструкции и возвращаем Number.

Пример выполнения инструкции суммы:

Вызов синуса сократился с 1500нс до 60нс (системный Complex.Sin работает за 30нс).
В репе реализовано тут.

Фух, вроде бы пока все. Хотя рассказать еще есть о чем, но мне кажется объем для одной статьи достаточный. Интересно ли кому-нибудь продолжение? А именно: парсинг из строки, форматирование в латех, определенный интеграл, и прочие плюшки.

Ссылка на репозиторий со всем кодом, а также тестами и самплами.

Источник