計算機のプログラム

Question

初めて質問投稿します。質問に対して不足している情報などあるかもしれませんが、ご容赦ください。

Javaで簡単な計算機の仕組みを作ろうとしています。
しかし、いざコンパイルしようとすると様々なエラーが起こります。
自分は正規表現が間違っているのかなと考えているのですが、
どこがどう間違っているのかわかりません。教えてください。
ちなみに、下記のプログラムはその一部です。

public class Keisan{
public static int clac(String s)throws NumberFormatException, ArrayIndexOutOfBoundsExcepion{
String[] byAry = s.split("");
int c = 0;
int a = Integer.parseInt(brAry[0]);
int b = Integer.parseInt(brAry[2]);
char[] charAry = brAry[1].toCharArray();
if("[+]".equals(charAry)){
c = a + b;
}
else if("[-]".equals(charAry)){
c = a - b;
}
else if("[*]".equals(charAry)){
c = a * b;
}
else if("[/]".equals(charAry)){
c = a / b;
}else{
c = a % b;
}
return c;
}
}

Answer 1

与えられた "1+2" などの文字列を正規表現で処理するように書き換えました。
この方法の延長では "1 + 2 + 3" や "-1 + 2" などを扱えるようにするのは困難です。
コンパイラの初歩を勉強して、構文解析の手法を使うようにするほうが良いです。
(参考： javacc )

// See https://teratail.com/questions/4832

import java.util.regex.Pattern;
import java.util.regex.Matcher;

public class Keisan {

    public String[] parseExperssion(final String str) throws Exception {
	String[] ans = {"", "", ""};
	Pattern p = Pattern.compile("^(?<num1>\d+) *(?<ope>[+|-|*|/|%]) *(?<num2>\d+)$");
	Matcher m = p.matcher(str);
	if (m.matches()) {
	    ans[0] = m.group("num1");
	    ans[1] = m.group("ope");
	    ans[2] = m.group("num2");
	} else {
	    throw new Exception("Bad expression.");
	}
	return ans;
    }

    public int calc(final String str) throws Exception {
	String[] terms = parseExperssion(str);
	// for (String term: terms) { System.out.println(term); }
	int ans = 0;
	int a = Integer.parseInt(terms[0]);
	int b = Integer.parseInt(terms[2]);
	String ope = terms[1];

	switch(ope) {
	default:
	    throw new Exception("bad expression:" + str);
	case "+":
	    ans = a + b;
	    break;
	case "*":
	    ans = a * b;
	    break;
	case "/":
	    ans = a / b;
	    break;
	case "%":
	    ans = a % b;
	    break;
	}
	return ans;
    }

    public void myTest() {
	final String[][] TEST_CASES = {
	    {"1 + 2",   "3"},
	    {"2 * 3",   "6"},
	    {"10 / 3",  "3"},
	    {"10 % 3",  "1"},

	    {"1+2",   "3"},
	    {"2*3",   "6"},
	    {"10/3",  "3"},
	    {"10%3",  "1"},

	    {"1  +2",     "3"},
	    {"1+  2",     "3"},
	    {"1  +  2",   "3"},
	    
	    {"10 / 0",  ""},   // 0 で割るとエラー
	    {"10/0",    ""},   // 0 で割るとエラー

	    // 書式エラー
	    {"", ""},
	    {"10" ,     ""},
	    {"+",       ""},
	    {"10 +",    ""},
	    {"10 + *",  ""},
	    {"10+" ,    ""},
	    {"10+*",    ""},
	    {"+ * /",   ""},
	    {"+*/",     ""},
	    {" 1+2" ,   ""},
	    {null,      ""}
	};

	for (String[] test : TEST_CASES) {
	    String exp = test[0];
	    try {
		int ans = calc(exp);
		System.out.println(exp + " = " + ans);
		if (!test[1].equals("" + ans)) {
		    System.out.println("\tError calc");
		}
	    } catch (Exception ex) {
		System.out.println("'" + exp + "'"  + "\n\t" + ex);
	    }
	}
    }

    public static void main(String[] args) {
	Keisan k = new Keisan();
	k.myTest();
    }
}

Comments

[ShinpeiYamamoto]

素晴らしい回答ですね。
少し思ったのは、この程度の実装にjavaccやYacc/Lexを登場させるのは大げさすぎるのでは？
自分で最低限のパーサを書く程度で十分ですし、その場合正規表現を駆使する、という手もあります。URLデスパッチャのように処理を引き当てるようなパターンもあるでしょう。
いろいろな実装の方法があり、一長一短ある、ということですよね。
ちょっと気になったので参考までに。

[katoy]

質問文での入力の式の処理には構文解析のことをもちだすのは大げさすぎるのは同感です。
でも、プログラムが動作しだせば、演算子の優先度、単行演算、カッコの利用など、
正規表現での処理では壁にぶつかるのが見えています。
将来的には 次のようなページにたどりついていただければと考えました。

- Androidで簡易な電卓 [http://hiroom2.jimdo.com/2014/04/09/javacc%E3%82%92%E4%BD%BF%E3%81%A3%E3%81%A6%E3%81%BF%E3%82%8B/]

- 多忙な Java 開発者のための Scala ガイド: 電卓を作る [http://www.ibm.com/developerworks/jp/java/library/j-scala08268.html]

- JavaCCでスクリプト言語を作成する [http://codezine.jp/article/detail/367]

Answer 2

お邪魔します。

ええと、そもそもなのですが、正規表現が誤っていてもコンパイルエラーは発生しませんよ。
実行時にExceptionが発生する可能性はあると思いますが。

それから、calc()メソッド内の引数の扱いも謎です。
Stringで受け取っていますが、期待する入力はどういったものなのでしょうか？
足し算の場合、"1+2"なのか、"1 + 2"なのか。

katoyさんがしれっと直されていますが、String.split()に空文字(="")をregexとして渡しても、
期待したようにbyAry[]には値が入らないと思われます。
その結果

        int a = Integer.parseInt(brAry[0]);
        int b = Integer.parseInt(brAry[2]);
        char[] charAry = brAry[1].toCharArray(); 

上記のあたりでNullPointerExceptionやNumberFormatExceptionなどが起こると予想されますね。

正規表現といわれていますが、正規表現を使用する箇所はsplitのみで（それには空文字を指定されています）、その他には使用されていませんがどの部分のことをおっしゃっていらっしゃるのでしょうか？

        if("[\+]".equals(charAry)){
                c = a + b;
        } 

と四則演算子と照合をしている部分は単純な比較を行っているに過ぎず、正規表現を使用はしていません。
もし、正規表現を使用するのであれば

//以下のインポート宣言を追加
import java.util.regex.Pattern;
import java.util.regex.Matcher;
import org.apache.commons.lang.math.NumberUtils;

//クラス内のメソッドで正規表現を扱うサンプル
String s = "1+2";
String regex = "(\d+)(.)(\d+)";
Pattern p = Pattern.compile(regex);

Matcher m = p.matcher(s);
if (m.find()){
  int item1 = NumberUtils.toInt(m.group(0));
  String operator = m.group(1);
  int item2 = NumberUtils.toInt(m.group(2));
}

こんな感じでしょうか。

自分の趣味でapache commonsのNumberUtilsを使っていますが、使わなくてもいいです。
（NumberUtilsを使う場合はcommons langのjarが必要になるので要注意！）
期待値以外の入力が行われた場合のエラーチェックはちゃんとしてくださいね。

参考まで。

Answer 3

コンパイルと簡単な動作チェックができるように書き換えてみました。
(変数名の変更、if での分岐 -> switch での分岐への変更 などをしています。
ここでは exception は細かくは制御していません。すべて Excption にまとめてしまっています。
これは好ましい事ではありません。ぜひ、Excepiton の切り分けを追加してみてください。)

// See https://teratail.com/questions/4832

public class Keisan {

    public static int calc(final String str) throws Exception {
	String[] brAry = str.split(" ");
	// for (String word: brAry) { System.out.println(word); }

        int ans = 0;
	int a = Integer.parseInt(brAry[0]);
	int b = Integer.parseInt(brAry[2]);
	String ope = brAry[1];

	switch(ope) {
	default:
	    throw new Exception("bad expression:" + str);
	case "+":
	    ans = a + b;
	    break;
	case "*":
	    ans = a * b;
	    break;
	case "/":
	    ans = a / b;
	    break;
	case "%":
	    ans = a % b;
	    break;
	}
	return ans;
    }

    public static void myTest() {
	final String EXPRESSIONS[] = {
	    "1 + 2",     // 3
	    "2 * 3",     // 6
	    "10 / 3",    // 3
	    "10 % 3",    // 1

	    "10 / 0",     // 0 で割るとエラー

	    // 書式エラー
	    "",
	    "10",
	    "+",
	    "10 +",
	    "10 + *",
	    null,
	};

	for (String exp : EXPRESSIONS) {
	    try {
		System.out.println(exp + " = " + Keisan.calc(exp));
	    } catch (Exception ex) {
		System.out.println("'" + exp + "'"  + "\n\t" + ex);
	    }
	}
    }

    public static void main(String[] args) {
	myTest();
    }
}

Answer 4

以下の２つにエラーが出ますね。原因は綴りミスです。

1. ArrayIndexOutOfBoundsExcepion
   -> ArrayIndexOutOfBoundsException
2. brAry
   -> byAry

---

蛇足のようなもの：千里の道も一歩から。文法を覚え、コンパイルエラーの原因をつかみ、期待どおり動かなければデバッグして間違いの原因をつかみ、色々なアルゴリズムや設計パターンを学ぶ・・・プログラミングは一歩一歩進めていけばよいと思います。

Answer 5

正規表現は使わない上長いですが
恐らくはこういうものを作ろうとしたのではないでしょうか
1.2+3.5
2.5-6.7
3.4*5.6
2.1/7.2
などの書き方で入力すると結果を返すソースです

import java.io.Console;

public class San2{

public static void main(String[] args){

Console console=System.console();

String s=console.readLine("計算式:");

System.out.println(Keisan2.calc(s));

}

}


class Keisan2{

public static double calc(String s){


double c1=0;
double c2=0;

double res=0;

if(s.contains("+")){
int ind=s.lastIndexOf("+");

String s1=s.substring(0,ind);
String s2=s.substring(ind+1,s.length());

try{
c1=Double.parseDouble(s1);
c2=Double.parseDouble(s2);
}catch(Exception e){}

res=c1+c2;

}
if(s.contains("-")){
int ind=s.lastIndexOf("-");

String s1=s.substring(0,ind);
String s2=s.substring(ind+1,s.length());

try{
c1=Double.parseDouble(s1);
c2=Double.parseDouble(s2);
}catch(Exception e){}

res=c1-c2;

}
if(s.contains("*")){
int ind=s.lastIndexOf("*");

String s1=s.substring(0,ind);
String s2=s.substring(ind+1,s.length());

try{
c1=Double.parseDouble(s1);
c2=Double.parseDouble(s2);
}catch(Exception e){}

res=c1*c2;

}
if(s.contains("/")){
int ind=s.lastIndexOf("/");

String s1=s.substring(0,ind);
String s2=s.substring(ind+1,s.length());

try{
c1=Double.parseDouble(s1);
c2=Double.parseDouble(s2);
}catch(Exception e){}

res=c1/c2;

}


return res;
}


}