public static double Polynomial(Point[] p, double x)
{
double y = 0;
double[,] a = new double[p.Length, p.Length];
for (int row = 0; row < a.GetLength(0); row++)
{
for (int col = 0; col < a.GetLength(1); col++)
{
a[row, col] = Math.Pow(p[row].X, col);
}
}
double[] b = new double[p.Length];
for (int i = 0; i < b.Length; i++)
{
b[i] = p[i].Y;
}
double[] c = LinearSystem.SolveByInvertMatrix(a, b);
for (int i = 0; i < c.Length; i++)
{
y += c[i] * Math.Pow(x, i);
}
return(y);
}
public static void Calculate()
{
try
{
string command = GetCommand();
if (command == "/calc")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Арифметический калькулятор===---",
"Доступные операции: + - * / ^",
"Доступно использование круглых скобок и констант:",
"p = 3,14159 (число Пи)",
"e = 2,71828 (число Эйлера)"
));
PrintNumber(Arithmetic.Solve(GetExpression()));
}
else if (command == "/vec")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Векторы===---",
"Доступные действия:",
"v+v - сложение векторов",
"v-v - вычитание векторов",
"v*n - умножение вектора на число",
"v*v - скалярное произведение векторов",
"len - длина вектора"));
Write("Действие: ");
int vectorSize;
double[] v1, v2;
switch (GetInput().Trim(' ').ToLower())
{
case "v+v":
vectorSize = GetVectorSize();
v1 = GetVector("1", vectorSize);
v2 = GetVector("2", vectorSize);
PrintVector(Vector.AddVectorToVector(v1, v2));
break;
case "v-v":
vectorSize = GetVectorSize();
v1 = GetVector("1", vectorSize);
v2 = GetVector("2", vectorSize);
PrintVector(Vector.DeductVectorFromVector(v1, v2));
break;
case "v*n":
v1 = GetVector();
double n = GetNumber();
PrintVector(Vector.MultiplyVectorToNumber(v1, n));
break;
case "v*v":
vectorSize = GetVectorSize();
v1 = GetVector("1", vectorSize);
v2 = GetVector("2", vectorSize);
PrintNumber(Vector.MultiplyScalar(v1, v2));
break;
case "len":
v1 = GetVector();
PrintNumber(Vector.GetVectorLength(v1));
break;
}
}
else if (command == "/mat")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Матрицы===---",
"Доступные действия:",
"m+m - сложение матриц",
"m-m - вычитание матриц",
"m*n - умножение матрицы на число",
"m*v - умножение матрицы на вектор",
"m*m - умножение матрицы на матрицу",
"trans - транспонирование матрицы",
"det - определитель матрицы",
"inv - обратная матрица"));
Write("Действие: ");
double[,] m1, m2;
switch (GetInput().Trim(' ').ToLower())
{
case "m+m":
m1 = GetMatrix("1");
m2 = GetMatrix("2");
PrintMatrix(Matrix.AddMatrixToMatrix(m1, m2));
break;
case "m-m":
m1 = GetMatrix("1");
m2 = GetMatrix("2");
PrintMatrix(Matrix.DeductMatrixFromMatrix(m1, m2));
break;
case "m*n":
m1 = GetMatrix();
double n = GetNumber();
PrintMatrix(Matrix.MultiplyMatrixToNumber(m1, n));
break;
case "m*v":
m1 = GetMatrix();
double[] v = GetVector();
PrintVector(Matrix.MultiplyMatrixToVector(m1, v));
break;
case "m*m":
m1 = GetMatrix("1");
m2 = GetMatrix("2");
PrintMatrix(Matrix.MultiplyMatrixToMatrix(m1, m2));
break;
case "trans":
m1 = GetMatrix();
PrintMatrix(Matrix.GetTransposeMatrix(m1));
break;
case "det":
m1 = GetMatrix();
PrintNumber(Matrix.GetDeterminant(m1));
break;
case "inv":
m1 = GetMatrix();
PrintMatrix(Matrix.GetInvertMatrix(m1));
break;
}
}
else if (command == "/lin")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===СЛАУ===---",
"Доступные действия:",
"inv - решить СЛАУ методом обратной матрицы",
"iter - решить СЛАУ методом простой итерации",
"gauss - решить СЛАУ методом Гаусса"));
Write("Действие: ");
double[,] a;
double[] b;
switch (GetInput().Trim(' ').ToLower())
{
case "inv":
a = GetMatrix("коэффициентов");
b = GetVector("свободных членов", a.GetLength(0));
PrintVector(LinearSystem.SolveByInvertMatrix(a, b));
break;
case "iter":
a = GetMatrix("коэффициентов");
b = GetVector("свободных членов", a.GetLength(0));
PrintVector(LinearSystem.SolveByIteration(LinearSystem.ConvertToExtendedMatrix(a, b)));
break;
case "gauss":
a = GetMatrix("коэффициентов");
b = GetVector("свободных членов", a.GetLength(0));
PrintVector(LinearSystem.SolveByGauss(LinearSystem.ConvertToExtendedMatrix(a, b)));
break;
}
}
else if (command == "/nlin")
{
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
Console.WriteLine("Внимание!");
Console.WriteLine("Отсутствует автоматическая проверка на сходимость методов");
Console.WriteLine("Возможно образование бесконечного цикла");
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Нелинейные уравнения===---",
"Доступные действия:",
"q - решить квадратное уравнение",
"bis - решить нелинейное уравнение методом половинного деления",
"ch - решить нелинейное уравнение методом хорд",
"new - решить нелинейное уравнение методом Ньютона"));
Write("Действие: ");
double a;
double b;
switch (GetInput().Trim(' ').ToLower())
{
case "q":
WriteLine("Коэффициенты квадратного уравнения ax^2+bx+c=0:");
a = GetNumber("a");
b = GetNumber("b");
double c = GetNumber("c");
WriteLine(AlgebraicEquations.GetRoots(a, b, c));
break;
case "bis":
WriteLine("Интервал [a, b]:");
a = GetNumber("a");
b = GetNumber("b");
PrintNumber(AlgebraicEquations.SolveByBisection(a, b));
break;
case "ch":
WriteLine("Интервал [a, b]:");
a = GetNumber("a");
b = GetNumber("b");
PrintNumber(AlgebraicEquations.SolveByChords(a, b));
break;
case "new":
WriteLine("Интервал [a, b]:");
a = GetNumber("a");
b = GetNumber("b");
PrintNumber(AlgebraicEquations.SolveByNewtone(a, b));
break;
}
}
else if (command == "/int")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Интерполяция===---",
"Доступные действия:",
"near - интерполяция методом ближайшего соседа",
"lin - линейная интерполяция",
"poly - полиномиальная интерполяция"));
Write("Действие: ");
Point[] p;
double x;
switch (GetInput().Trim(' ').ToLower())
{
case "near":
p = GetPoints();
x = GetNumber("X");
PrintNumber(Interpolation.NearestNeighbor(p, x));
break;
case "lin":
p = GetPoints();
x = GetNumber("X");
PrintNumber(Interpolation.Linear(p, x));
break;
case "poly":
p = GetPoints();
x = GetNumber("X");
PrintNumber(Interpolation.Polynomial(p, x));
break;
}
}
else if (command == "/ex")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"---===Примеры ввода===---",
"Задача:",
"Найти корень из 2+3*2 с помощью арифметического калькулятора",
"Ввод: (2+3*2)^(1/2)",
string.Empty,
"Задача:",
"Возвести экспоненту (число Эйлера) во вторую степень",
"с помощью арифметического калькулятора",
"Ввод: e^2",
string.Empty,
"Задача:",
"Ввести произвольную матрицу 2х3",
"Ввод:",
"1: -23,2 -31 351",
"2: 244,04 0,2 -1,5",
string.Empty,
"Задача:",
"Ввести точки с координатами (4; -1,5) (2; 5) (0,7; -3)",
"Ввод:",
"1: 4 -1,5",
"2: 2 5",
"3: 0,7 -3"));
}
else if (command == "/nan")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"NaN (англ. Not-a-Number, «нечисло») — одно из особых состояний числа с",
"плавающей запятой. Данное состояние может возникнуть в различных случаях,",
"например, когда предыдущая математическая операция завершилась с неопределённым",
"результатом или если в ячейку памяти попало не удовлетворяющее условиям число",
string.Empty,
"Операции, приводящие к появлению NaN в качестве ответа:",
"1. Все математические операции, содержащие NaN в качестве одного из операндов",
"2. Деление нуля на ноль",
"3. Деление бесконечности на бесконечность",
"4. Умножение нуля на бесконечность",
"5. Сложение бесконечности с бесконечностью противоположного знака",
"6. Вычисление квадратного корня отрицательного числа",
"7. Логарифмирование отрицательного числа",
string.Empty,
"Метод возведения в степень Math.Pow(x, y) или x^y возвращает NaN, если:",
"x < 0, но не -бесконечность",
"y = не целое число, -бесконечность или бесконечность"));
}
else if (command == "/help")
{
WriteLine(String.Join(Environment.NewLine,
"Список команд:",
"/calc - арифметические операции",
"/vec - операции с векторами",
"/mat - операции с матрицами",
"/lin - операции с системами линейных алгебраических уравнений",
"/nlin - операции с нелинейными уравнениями",
"/int - интерполяция",
"/ex - примеры ввода",
"/nan - что такое NaN?",
"/clr - очистить консоль",
"/q - выход"
));
}
else if (command == "/clr")
{
Console.Clear();
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Cyan;
WriteLine("\"Console Calculator\" by Bogdan Nikolaev (IT-36a, NTU \"KhPI\")");
}
else if (command == "/q")
{
Environment.Exit(0);
}
else
{
WriteLine("Команда не найдена (/help)");
}
}
catch (Exception e)
{
PrintException(e.Message);
}
}
