Введение
Сегодня компьютеры все больше и больше внедряются в нашу жизнь. Для их эффективного использования необходимы удобные и практичные программы, которые создаются на языках программирования. Один из самых распространенных языков является Си.
Си - это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Указанные преимущества Си обеспечивают хорошее качество разработки почти любого вида программного продукта. Использование Си в качестве инструментального языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать.
Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке. Хотя Си не содержит встроенных компонент языка, выполняющих ввод-вывод, распределение памяти, манипуляций с экраном или управление процессами, тем не менее, системное окружение Си располагает библиотекой объектных модулей, в которой реализованы подобные функции. Библиотека поддерживает многие из функций, которые требуются.
Это решение позволяет изолировать языковые особенности от специфики процессора, на котором выполняется результирующая программа. Строгое определение языка делает его независимым от любых деталей операционной системы или машины. В то же время программисты могут добавить в библиотеку специфические системные программы, чтобы более эффективно использовать конкретной особенности машины.
Си - гибкий язык, позволяющий принимать в конкретных ситуациях самые разные решения. Тем не менее, Си налагает незначительные ограничения в таких, например, действиях, как преобразование типов. Во многих случаях это является достоинством, однако программисты должны хорошо знать язык, чтобы понимать, как будут выполняться их программы.
Постановка задачи
Задача курсовой работы состоит в разработке программы - калькулятора, которая позволяет считать выражения, состоящие из чисел, содержащих до 29 цифр от 0 до 9, постоянные числа pi=3,14159265359 и e=2.718281828459, функции синус (sin), косинус (cos), арксинус (asin), арккосинус (acos) и натуральный логарифм (ln).
Необходимо разработать удобный пользовательский интерфейс для работы с программой, а так же пункт “Помощь” для ознакомления с программой.
Программу разработать на языке C в среде Borland C++ V. 3.1
Метод решения задачи
Проанализировав поставленную задачу, я пришел к выводу, что необходимо разработать синтаксический анализатор выражений, для реализации которого я использовал алгоритм множественного выбора. При разборе выражение разбивается на составные части - термы, который в свою очередь состоит из факторов. Факторами могут являться числа или подвыражения, состоящего из других факторов. Терм является произведением или отношением факторов. Поочередно, анализируя каждый введенный символ, программа объединяет их в факторы, а готовые факторы в термы, после подсчета которых выдается окончательный ответ. Это правило очень важно, так как должен соблюдаться строгий приоритет выполнения операций, то есть вложенные элементы должны иметь операторы с более высоким приоритетом. Сначала, если есть функции, вычисляется их значение. У арифметических операций приоритет следующий: сначала выполняется возведение в степень, затем умножение, деление, сложение и вычитание. Если выражение содержит скобки, то в первую очередь вычисляется подвыражение во вложенных скобках самого нижнего уровня, а затем по возрастанию уровня.
Алгоритм работы программы
Данная программа позволяет вычислять выражения, содержащие численные значения и некоторые функции. Следовательно, в алгоритме нужно осуществлять проверку на неверно введенные символы и ошибочно нажатые клавиши. Так же необходимо учесть количество открытых и закрытых скобок. Алгоритм программы следующий: включается функция get_token(), в которой каждый вводимый символ проверяется является ли он выходом, выводом ответа, оператором “+”, “-”, “*”, “/”, “^”, цифрой или буквой, в каждом из этих случаев происходит дальнейший рекурсивный разбор введенного выражения.
token_value get_token()
{
char ch;
do
{
if ((ch = getch()) = = ESC) return curr_tok = END;
} while (ch = = ' ');
switch(ch)
{
case ';':
putch(ch);
ps = '\x0';
return curr_tok = PRINT;
case '\r':
ps = '\x0';
gotoxy(1,wherey()+1);
return curr_tok = NEXT;
case '*': case '/': case '+': case '-':
case '(': case ')': case '=': case '^':
dupl_oper_verify(ps, ch);
return curr_tok = ch;
case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': case '.':
ps = '\x0';
ungetch(ch);
get_number();
return curr_tok = NUMBER;
default:
ps = '\x0';
if (isalpha(ch))
{
ungetch(ch);
get_name();
return curr_tok = NAME;
}
error("Invalid symbol");
return curr_tok = PRINT;
}
}
Эта функция является определяющей при распознавании введенного выражения, то есть основополагающей при вычислении ответа.
Технические данные для использования
Для запуска данной программы необходимо наличие персонального компьютера IBM PC/XT с операционной системой MS-DOS. Русификатор для ознакомления с Помощью. Объем оперативной памяти 640 Кбайт. Для запуска программы необходимо сделать текущим каталог с программой Cal_kur.exe и вызвать её на выполнение.
Описание основных функций
Функция get_token() - функция синтаксического разбора введенного выражения.
Функция get_number() - функция ввода числа.
Функция get_name() - функция ввода имени постоянной или функции.
Функция expr() - функция вычисление полного выражения.
Функция term() - функция вычисление слагаемого.
Функция prim() - функция вычисление первичной части выражения.
Функция function_value() - функция вычисление значения функции.
Вывод сообщения об ошибке
Функция error() - функция вывод сообщения об ошибке.
Функция term_sym() - функция проверка на терминальный символ.
Функция void back_space() - функция исправление ошибки ввода клавишей BACKSPACE.
Функция dupl_oper_verify() - функция проверка дублирования знака операции.
Функция menu() - функция организует меню.
Список используемой литературы
1. Л.И. Шолмов. Язык Си. 1988г.
2. Г. Шилдт. C для профессиональных программистов. 1989г.
3. Б.В. Керниган, Д.М. Ричи. Язык Си. 1995г.
Приложение
#include <dos.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define PI 3.14159265359
#define E 2.718281828459
#define ENTER 13
#define ESC 27
#define BACKSPACE '\b'
// Массив, соответствующий терминальным символам
enum token_value
NAME, NUMBER, END,
PRINT=';', NEXT='\r',
PLUS='+', MINUS='-', MUL='*', DIV='/', POWER='^',
ASSIGN='=', LP='(', RP=')';
token_value curr_tok;
// Численная величина
double number_value;
// Строка для хранения введенного имени функции
char *func_name;
// Номер функции в словаре функций
int function_number;
// Словарь функций
char funcs[43] = "sin cos ln asin acos e pi ";
//
int sch_ch = 0;
// Предыдущая операция
char ps = '\x0';
// Проверка нехватки памяти
void *Malloc(size_t size);
// Функция синтаксического разбора выражения
token_value get_token(void);
// Ввод числа
void get_number(void);
// Ввод имени функции
void get_name(void);
// Вычисление полного выражения
double expr(void);
// Вычисление слагаемого
double term(void);
// Вычисление первичной части выражения
double prim(void);
// Вычисление значения функции
double function_value(void);
// Вывод сообщения об ошибке
double error(char *);
// Проверка на терминальный символ
int term_sym(char);
// Исправление ошибки клавишей BACKSPACE
void back_space(int *);
// Проверка дублирования знака операции
void dupl_oper_verify(char, char);
// Окно вывода сообщения
void message();
// Рамка окна
void ramka();
// Окно ввода выражения
void screen_input();
// Окно ввода ответа
void screen_output();
// Информация
void info();
// Организация меню
void menu(int n);
// Музыка при выходе
void sound_exit();
//Два на два
void dva_x_dva();
/*===============================Основная часть============================*/ void main()
FILE *help, *about; int m=1,loop=1,i,pr;
double x;
char s[255],key = -1,*put,*empty_str;
clrscr();
textbackground(0);
textcolor(15);
while(loop)
clrscr();
menu(m);
do
key = getch();
if (key==72 && m>1)
m--;
menu(m);
sound(220);
delay(50);
nosound();
;
if (key==80 && m<4)
m++;
menu(m);
sound(220);
delay(50);
nosound();
;
while (key!=13);
switch(m)
case 1:
clrscr(); if((help=fopen(put="d:\\univer\\langs\\bc\\work\\Help.txt","r"))==NULL)
printf("Imposible open file %s!\n",put);
getch();
break;
return;
i=0;
while(!feof(help))
putchar(getc(help));
i++;
_setcursortype(_NOCURSOR);
getch();
break;
case 2:
clrscr();
ramka();
screen_input();
screen_output();
message();
info();
dva_x_dva();
_setcursortype(_NORMALCURSOR);
textcolor(15);
gotoxy(6,4);
func_name = (char*) Malloc(5);
while (1)
get_token();
if (curr_tok == END) break;
if (curr_tok != PRINT && curr_tok != NEXT)
pr=printf("%f\n",expr());
if(pr!=0)
gotoxy(6,4);
printf(" "
" ");
gotoxy(6,4);
free(func_name);
break;
case 3:
clrscr(); if((about=fopen(put="d:\\univer\\langs\\bc\\work\\Credits.txt","r"))==NULL)
printf("Imposible open file %s!\n",put);
getch();
break;
return;
i=0;
while(!feof(about))
putchar(getc(about));
i++;
_setcursortype(_NOCURSOR);
getch();
break;
case 4:
sound_exit();
loop = 0;break;
default:
continue;
/*=========================Проверка нехватки памяти========================*/
void *Malloc(size_t size)
void *p;
if((p=malloc(size))==NULL)
printf(" No memory\n");
exit(1);
return p;
/*==================Функция синтаксического разбора выражения==============*/
token_value get_token()
char ch;
do
if ((ch = getch()) == ESC) return curr_tok = END;
while (ch == ' ');
switch(ch)
case ';':
putch(ch);
ps = '\x0';
return curr_tok = PRINT;
case '\r':
ps = '\x0';
gotoxy(1,wherey()+1);
return curr_tok = NEXT;
case '*': case '/': case '+': case '-':
case '(': case ')': case '=': case '^':
dupl_oper_verify(ps, ch);
return curr_tok = ch;
case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': case '.':
ps = '\x0';
ungetch(ch);
get_number();
return curr_tok = NUMBER;
default:
ps = '\x0';
if (isalpha(ch))
ungetch(ch);
get_name();
return curr_tok = NAME;
error("Invalid symbol");
return curr_tok = PRINT;
/*=====================Проверка дублирования знака операции================*/
void dupl_oper_verify(char ps, char ch)
if (ps=='*' || ps=='/' || ps=='+' || ps=='-' || ps=='^')
error("Operation is duplicated");
ch = ps;
else
putch(ch);
if (ps=='*' || ps=='/' || ps=='+' || ps=='-' || ps=='^') ps = ch;
/*====================================Ввод числа===========================*/
void get_number()
char ch, dec_flag=0;
char *anum;
int i=0;
anum = (char*) Malloc(32);
do
ch=getch();
if (isdigit(ch))
putch(ch);
*(anum+i) = ch;
i++;
else
if (ch == '.')
if (dec_flag) error("Second decimal point is forbidden");
else
dec_flag = 1;
putch(ch);
*(anum+i) = ch;
i++;
else
if (ch == BACKSPACE) back_space(&i);
else
if (!term_sym(ch))
error("Invalid symbol");
ch = BACKSPACE;
while (i < 31 && (isdigit(ch) || ch == '.' || ch == BACKSPACE));
anum[i] = '\x0';
number_value = _atold(anum);
ungetch(ch);
free(anum);
/*=====================Проверка на терминальный символ=====================*/
int term_sym(char ch)
if (ch == '*' || ch == '/' || ch == '+' || ch == '-' ||
ch == '(' || ch == ')' || ch == '=' || ch == '^' ||
ch == ESC || ch == ';' || ch == '\r') return 1;
else return 0;
/*================Исправление ошибки клавишей BACKSPACE====================*/
void back_space(int *i)
if (i)
gotoxy(wherex()-1,wherey());
putch(' ');
gotoxy(wherex()-1,wherey());
i--;
/*========================Ввод имени функции==============================*/
void get_name()
char ch;
int i=0, j;
do
ch = getch();
if (isalnum(ch))
putch(ch);
*(func_name+i) = ch;
i++;
for (j = 0; j < 42 && strncmp(funcs+j,func_name,i); j += 6);
if (j >= 42)
error("Invalid function");
i--;
else
if (ch == BACKSPACE) back_space(&i);
else
if (!term_sym(ch))
error("Invalid symbol");
ch = BACKSPACE;
while (i < 5 && (isalnum(ch) || ch == BACKSPACE));
*(func_name+i) = '\x0';
function_number = j/6;
ungetch(ch);
/*=====================Вычисление полного выражения========================*/
double expr()
double left = term();
while(1)
switch(curr_tok)
case PLUS:
get_token();
left += term();
break;
case MINUS:
get_token();
left -= term();
break;
default:
if (curr_tok != RP)
// gotoxy(31,8);
gotoxy(23,8);
printf(" ");
gotoxy(23,8);
return left;
/*===========================Вычисление слагаемого=========================*/
double term()
double left = prim();
while(1)
switch(curr_tok)
case MUL:
get_token();
left *= term();
break;
case DIV:
get_token();
float d = prim();
if (!d) return error("Division by zero");
left /= d;
break;
case POWER:
get_token();
left = pow(left,term());
default:
return left;
/*==================Вычисление первичной части выражения===================*/
double prim()
switch(curr_tok)
case NUMBER:
get_token();
return number_value;
case NAME:
get_token();
return function_value();
case MINUS:
get_token();
return -prim();
case LP:
get_token();
double e = expr();
if (curr_tok != RP) return error("Rigth parentsis expected");
get_token();
return e;
case END:
return 1;
default:
return number_value;
/*=====================Вычисление значения функции========================*/
double function_value()
switch(function_number)
case 0:
return sin(expr());
case 1:
return cos(expr());
case 2:
return log(expr());
case 3:
return asin(expr());
case 4:
return acos(expr());
case 5:
return E;
case 6:
return PI;
/*========================Вывод сообщения об ошибке========================*/
double error(char *s)
int sx, sy;
char *empty_str, *err_message;
err_message = (char*) Malloc(strlen(s)+29);
strcpy(err_message,s);
strcat(err_message,". Press any key to continue!");
empty_str = (char*) Malloc(strlen(s)+29);
memset(empty_str,' ',strlen(s)+28);
empty_str[strlen(s)+28] = '\x0';
sx = wherex();
sy = wherey();
gotoxy(16,22);
textcolor(10);
cprintf("%s",err_message);
sound(440);
delay(550);
nosound();
getch();
gotoxy(16,22);
cprintf("%s",empty_str);
gotoxy(sx,sy);
textcolor(15);
free(err_message);
free(empty_str);
/*==============================Окно сообщения============================*/
void message()
textcolor(RED);
gotoxy(15,21);
cprintf("-");
for(int x=16;x<70;x++)
cprintf("-");
cprintf("-");
gotoxy(15,22);
cprintf("|");
gotoxy(70,22);
cprintf("|");
gotoxy(15,23);
cprintf("-");
for(int x1=16;x1<70;x1++)
cprintf("-");
cprintf("-");
gotoxy(3,22);
cprintf("Message:");
/*==================================Рамка=================================*/
void ramka()
textcolor(10);
cprintf("=");
for(int x=2;x<80;x++)
cprintf("=");
cprintf("=");
for(int y=2;y<24;y++)
cprintf("|\n\b");
cprintf("=");
for(int x1=2;x1<80;x1++)
cprintf("=");
cprintf("=");
gotoxy(80,2);
for(int y1=2;y1<24;y1++)
gotoxy(80,y1);
cprintf("|");
/*=================================Окно ввода=============================*/
void screen_input()
textcolor(10);
gotoxy(5,3);
cprintf("-");
for(int x=6;x<76;x++)
cprintf("-");
cprintf("-");
gotoxy(5,4);
cprintf("|");
gotoxy(76,4);
cprintf("|");
gotoxy(5,5);
cprintf("-");
for(int x1=6;x1<76;x1++)
cprintf("-");
cprintf("-");
textcolor(15);
gotoxy(35,2);
cprintf("Input expression");
/*=================================Окно вывода=============================*/
void screen_output()
textcolor(10);
gotoxy(22,7);
cprintf("-");
for(int x=22;x<58;x++)
cprintf("-");
cprintf("-");
gotoxy(22,8);
cprintf("|");
gotoxy(59,8);
cprintf("|");
gotoxy(22,9);
cprintf("-");
for(int x1=22;x1<58;x1++)
cprintf("-");
cprintf("-");
textcolor(15);
gotoxy(39,6);
cprintf("Answer");
/*================================Информация===============================*/
void info()
textcolor(10);
gotoxy(13,11);
cprintf("Input expression, used +-*/()^ sin,cos,asin,acos,ln,pi,e");
gotoxy(22,12);
cprintf("Enter ; = output answer Esc exit");
/*====================================Меню================================*/
void menu(int n)
clrscr();
textcolor(3); gotoxy(31,9);
cprintf("Program calculator\n");
textcolor(15);
if (n == 1) textcolor(12); else
textcolor(15);
gotoxy(37,12);
cprintf("Help\n");
if (n == 2) textcolor(12); else
textcolor(15);
gotoxy(34,14);
cprintf("Calculator\n");
if (n == 3) textcolor(12); else
textcolor(15);
gotoxy(33,16);
cprintf("About author\n");
if (n == 4) textcolor(12); else
textcolor(15);
gotoxy(37,18);
cprintf("Exit\n");
_setcursortype(_NOCURSOR);
/*===========================Музыка при выходе===========================*/
void sound_exit()
sound(659.3);
delay(310);
sound(784);
delay(310);
sound(721.65);
delay(310);
sound(659.3);
delay(310);
sound(495.9);
delay(310);
sound(587.3);
delay(310);
sound(513.65);
delay(310);
sound(440);
delay(310);
nosound();
/*=================================Два на два=============================*/
void dva_x_dva()
textcolor(1);
gotoxy(32,15);
cprintf("---- ----");
gotoxy(34,16);
cprintf("-- --- -- ----");
gotoxy(32,17);
cprintf("-- - - -- ----");
gotoxy(32,18);
cprintf("---- ----");