Kotlin 계산기

✨ 240422-240426 내일배움캠프 2주차에 만든 계산기

과제에 맞추어 각기 다른 스타일로 작성해 총 6개의 파일로 분리되어 있습니다.

Level 1 - 간단한 연산 Class

Level 2 - 나머지를 추가하고 Class 구조 개선

Level 3 - 연산을 분리하고 오버로딩으로 구분

Level 4 - 연산간의 관계 확립

기능 확장 - 문자열로 수식 받아 연산하기

기능 확장 - 수식을 후위 표현식으로 변경해 연산하기

Level 1

더하기, 빼기, 나누기, 곱하기 연산을 수행할 수 있는 Calculator 클래스를 만들기

생성한 클래스를 이용하여 연산을 진행하고 출력하기

코드 보기

Level1.kt

class Calculator {
    fun add(a: Int, b: Int): Int {
        return a + b
    }

    /* fun subtract(a: Int, b: Int): Int ... */
}

Level 2

Lv1에서 만든 Calculator 클래스에 “나머지 연산”이 가능하도록 코드를 추가하고, 연산 진행 후 출력

추가로 필드 사용을 위해 숫자를 Calculator로 이동, 반복적으로 연산 선택 가능

코드 보기

Level2.kt

// 연산 기능 구현부
class Calculator {
  var num1: Int
  var num2: Int

  init {
    println("계산기에 저장할 첫번째 숫자 입력")
    num1 = readln().toInt()
    println("계산기에 저장할 두번째 숫자 입력")
    num2 = readln().toInt()
  }

  fun showAddResult() { println("$num1 + $num2 = ${num1 + num2}") }

  /* fun showSubtractResult() { ... } */

  fun operate(operator: String) {
    when (operator) {
      "+" -> showAddResult()
      /* ... */
    }
  }
}

// 출력부 (fun main)
val calculator = Level2.Calculator()
var operator = ""

while (operator != "Q") {
  println("(+, -, *, /, %) 끝내려면 Q 입력")
  operator = readln()

  calculator.operate(operator)
}

Level 3

아래 각각 클래스들을 만들고 클래스간의 관계를 고려하여 Calculator 클래스와 관계 맺기

AddOperation(더하기)

SubstractOperation(빼기)

MultiplyOperation(곱하기)

DivideOperation(나누기)

관계를 맺은 후 필요하다면 Calculator 클래스의 내부코드를 변경

단일 표현식으로 코드를 간소화하고 과제 구현상 관계가 없기 때문에 오버로딩으로 함수를 구별

간단한 예외처리 추가

코드 보기

Level3.kt

// 구현부
class Calculator {
  class AddOperation {
    fun operate(num1: Double, num2: Double): Double = num1 + num2
  }
  
  /* class SubtractOperation { ... } */

  fun operation(operation: AddOperation): Double = round(operation.operate(num1, num2) * 100.0) / 100.0

  /* fun operation(operation: SubtractOperation): Double = ... */
}

// 출력부
try {
  val operationResult = when (operator) {
    "+" -> calculator.operation(Level3.Calculator.AddOperation())
    /* "-" -> { calculator.operation( ... ) } */
    else -> throw IllegalArgumentException("Unknown operator: $operator")
  }

  println("${calculator.num1} $operator ${calculator.num2} 결과는 $operationResult 입니다")
} catch (e: Throwable) { println("에러 발생!! ${e.message}") }

throw IllegalArgumentException("Division by zero")
throw IllegalArgumentException("Modulo by zero")

Level 4

아래 연산 클래스들을 AbstractOperation라는 클래스명으로 만들어 사용하여 추상 클래스로 정의하고 Calculator 클래스의 내부 코드를 변경합니다.

AddOperation(더하기)

SubtractOperation(빼기)

MultiplyOperation(곱하기)

DivideOperation(나누기)

Abstract를 통한 추상화도 작성하긴 했지만 부모를 참조할 일이 없어 Interface를 메인으로 진행

코드 보기

Level4.kt

class Calculator {
  interface Operation { fun operate(num1: Double, num2: Double): Double }
  
  class AddOperation: Operation { override fun operate(num1: Double, num2: Double): Double = num1 + num2 }
  /* class SubtractOperation: Operation { ... } */
  
  fun operation(operation: Operation): Double = round(operation.operate(num1, num2) * 100.0) / 100.0
}

기능 확장 - 문자열로 수식 받아 연산하기

문자열로 입력받은 수식을 한 번에 계산하기

앞에서부터 순서대로 연산할 뿐이라 연산자 우선순위, 괄호 처리는 되어있지 않음

코드 보기

Level4Expansion.kt

fun operateWithPrint(input: String) {
  var result = 0.0

  Regex("""\d+|\S""").findAll(input).toList().map { it.value }.let { matchResults ->
    // Guard clause
    if (matchResults.count() < 3) { throw Exception("수가 적어 연산이 불가능합니다.") }
    if (!matchResults.last().single().isDigit()) { throw Exception("수식이 완성되지 않았습니다.") }

    result = matchResults.first().toDouble()

    matchResults.forEachIndexed { index, value ->
      // 피연산자는 패스
      if (index % 2 == 0) { return@forEachIndexed }

      val firstNum = result
      val secondNum = matchResults[index + 1].toDouble()
      result = when (value) {
        "+" -> firstNum + secondNum
        /* "-" -> { ... } */
        else -> throw Exception("${value}는 틀린 연산자입니다.")
      }
    }
  }

  println("$input 계산 결과는 $result 입니다.")
}

기능 확장 - 수식을 후위 표현식으로 변경해 연산하기

연산자 우선순위 및 괄호를 포함해 수식 계산이 가능한 후위표현식 계산기 만들기

각 함수의 주석을 Javadoc 형태로 작성

코드 보기

Level4PostFix.kt

/**
 * 중위 표현식이 담긴 List<String> 을 후위 표현식으로 바꾼 List<String> 으로 반환하는 계산용 함수
 * 자료구조 참고: https://chanos.tistory.com/entry/%EC%9E%90%EB%A3%8C%EA%B5%AC%EC%A1%B0-%EC%8A%A4%ED%83%9D-%EC%98%88%EC%A0%9C-%EC%A4%91%EC%9C%84-%ED%91%9C%EA%B8%B0infix%EB%A5%BC-%ED%9B%84%EC%9C%84-%ED%91%9C%EA%B8%B0postfix%EB%A1%9C-%EB%B3%80%ED%99%98%ED%95%98%EA%B8%B0
 *
 * @return 중위 표기식을 후위 표기식으로 바꾼 List
 */
private fun List<String>.toPostFixList(): List<String> {
    // 후위 연산 저장중인 List, 최종적으로 반환됨
    val tempPostFixList = mutableListOf<String>()
    // 우선 순위에 맞춰서 관리중인 Stack
    val operatorList = mutableListOf<String>()

    if (this.count() < 3) throw IllegalArgumentException("연산 식이 부족합니다")

    // 숫자와 연산자를 적절하게 tempPostFixList, operatorList 에 저장함
    this.forEach { value ->
        when (value) {
            // 우선순위 높은 연산자는 그냥 바로 추가
            "*", "/", "%", "(" -> operatorList.add(value)
            // 우선순위가 떨어지는 연산자는
            // 1. 연산자 리스트가 비어있으면 바로 추가
            // 2. 연산자 리스트가 차있으면 처음 만나는 고우선순위 연산자를 후위 표기 리스트로 빼고 그 자리를 채움
            "+", "-" -> {
                if (operatorList.isEmpty()) operatorList.add(value)
                else {
                    if (operatorList.last().let { it == "*" || it == "/" || it == "%" }) {
                        tempPostFixList.add(operatorList.removeLast())
                    }
                    operatorList.add(value)
                }
            }
            // 괄호가 닫히면 열린 괄호를 찾을 때 까지의 연산자를 다 후위 표기 리스트로 넣어버림
            ")" -> {
                while (operatorList.last() != "(") {
                    tempPostFixList.add(operatorList.removeLast())
                }
                // 처리하고 남은 "(" 도 제거함
                operatorList.removeLast()
            }
            else -> tempPostFixList.add(value)
        }
    }
  
    // operatorList에 남아있던 마지막 연산자들을 추가해줌
    while (operatorList.isNotEmpty()) { tempPostFixList.add(operatorList.removeLast()) }

    return tempPostFixList
}

/**
 * 후위 표현식을 계산합니다.
 *
 * @param postFixList: 후위 표현식으로 숫자, 연산자를 저장한 리스트
 * @return 후위 표현식을 계산 완료한 값
 */
private fun calculateWithPostFix(postFixList: List<String>): Double {
    val tempPostFixList = postFixList.toMutableList()
    val stackLikeForCalculate = mutableListOf<Double>()

    tempPostFixList.forEach {
        when (it) {
            "+", "-", "*", "/", "%" -> {
                val num1 = stackLikeForCalculate.removeLast()
                val num2 = stackLikeForCalculate.removeLast()

                stackLikeForCalculate.add(
                    when (it) {
                        "+" -> num1 + num2
                        /* "-" -> { ... } */
                        else -> throw Exception("연산자 처리 에러")
                    }
                )
            }
            else -> stackLikeForCalculate.add(it.toDouble())
        }
    }

    return stackLikeForCalculate.removeLast()
}

추가할 기능

Function 매개변수 안정성을 높이기 위해 Interface 설계 또는 연산자 Enum class 관리하기 (like swift enum)

개발 환경

Language : Kotlin 1.9
IDE : IntelliJ
JDK : openjdk-22.0.1

mobzzzzz/calculator_kotlin_week2

Kotlin 계산기

✨ 240422-240426 내일배움캠프 2주차에 만든 계산기

목차

Level 1

Level 2

Level 3

Level 4

기능 확장 - 문자열로 수식 받아 연산하기

기능 확장 - 수식을 후위 표현식으로 변경해 연산하기

추가할 기능

개발 환경