(Java) 괄호있는 다항 사칙연산 계산기
by Kim Yongjun
(Java) 괄호있는 다항 사칙연산 계산기
안녕하세요!! 김용준입니다.
C#,Javascript로 만든 계산기의 피드백 내용을 적용하여 새로운 계산기를 만들었습니다.
사용한 언어는 Java이고 IDE는 IntelliJ 입니다.
피드백 내용
1. “이 프로그램이 제대로 됐음을 확인할 수 있는 방법”을 좀더 구체적으로 할 수 있을까요? 누구나 별 생각 없이 시키는대로 해서 확인할 수 있도록요. 만약 이게 가능하다면 컴퓨터가 혼자서 점검하는 것도 가능할 겁니다.
‘구체적’, ‘컴퓨터가 혼자서 점검’을 키포인트로 잡고 생각해 보았습니다.
구글링으로 방법을 찾아보다가 ‘단위 테스트’라는 걸 찾았습니다.
Java의 대표적인 Testing Framework인 JUnit으로 ‘단위 테스트’를 할 수 있다는 걸 알게 되어 자바로 만드는 문자열 계산기에 적용했습니다.
2. 트리 자료구조를 활용할 수 있을까요? 각 요소를 얼마나 독립적으로 만들어야 이 작업이 수월할까요?
‘트리 자료구조’가 무엇이고 어떻게 작동하는지를 다시 한번 공부한 후 개발을 시작했습니다.
개발 과정은 제 깃허브의 히스토리를 보시면 알 수 있습니다.
3. 메서드 하나를 10줄 이하로 만들고, 주석 없이 이해가 쉬운 코드를 만들려면 무엇을 하면 좋을까요?
제가 생각한 것은 다음과 같습니다.
- 1.하나의 메서드 안에서 수행하고 있는 기능들을 또 다른 하나의 메서드로 분리할 수 있어야 합니다.
- 2.메서드 명만 보고 어떤 기능을 하는지 알 수 있어야 합니다.
- 3.마치 하나의 문장을 읽듯 메서드를 보고 전체 소스 코드를 해석할 수 있어야 합니다.
4. 만약 OpenGL 기반으로 직접 버튼을 구현하거나 웹 API 등으로 서비스가 바뀌더라도 코드를 전혀 고칠 필요가 없게 하려면 어떻게 해야 할까요?
김수보 소장님의 블로그 - IT중심에서 의 ‘API의 정의’를 통해 API의 정의를 알아보았습니다.
API의 설계에 대한 글 중
“그래서 API를 설계할 때는 사용자가 해당 모듈에 기대하는 기능만 포함하는 것이 좋다.”
라는 문장에서 피드백의 의미를 어렴풋이 알 수 있었습니다.
그래서 문자열을 입력받아 답을 내는 ‘기능’만 가진 계산기를 만들기로 하였습니다.
개발과정
앞으로의 계획에서 밝힌 ‘괄호 있는’ 계산기를 개발하였습니다.
그리고 ‘정수’ 가 아닌 ‘실수’를 계산하는 계산기를 만들었습니다.
개발순서는 다음과 같습니다.
- Junit Test 개발
- 후위표기법 메서드 개발
- 이진트리 메서드 개발
- 이진트리 순회하여 식을 계산하는 메서드 개발
문제발생
어려워 한 부분은 다음과 같습니다.
- JUnit이 무엇인지 몰랐습니다. 하지만 사용하고 싶었습니다.
- 학부생 때 배운 이진 트리가 생각나지 않았습니다. 개념을 다시 잡아야 했습니다.
- 2.0 - 1.1 이 0.8999999999999999로 계산되었습니다.
- 입력한 계산식을 후위 표기법으로 변형시키는 메서드(이하 postFix)를 기능 단위로 분리하는 작업이 제일 머리 아팠습니다.
해결방법
- 박재성님의 junit4 테스트 라이브러리 기본 사용법을 통해 기초를 배웠습니다.
Kamang님의 IT Blog에서 IntelliJ에서 Test 코드를 생성하는 법을 배웠습니다. - 이지영 님이 쓰신 C로 배우는 쉬운 자료구조라는 책을 오랜만에 펼쳐 이진트리를 다시 학습했습니다.
- 2.0 - 1.1 의 문제는 카이 호스트만 님의 가장 빨리 만나는 코어자바9에서 답을 찾았습니다.
- postFix의 기능을 한글로 적어 본 후 구분 지어지는 ‘기능’들의 순서를 적어보았습니다.
1)입력받은 문자열을 char 단위로 분리하기.
2)122+를 12 2 + 인지 1 22 + 인지를 구분하기 위한 정렬 로직.
3)연산자를 만났을 때 stack에 푸시 하는 로직.
4)나머지 스택 팝업 하기.
그런 다음 ‘기능’을 분리해 보았습니다.
다음은 JUnit으로 작성된 단위 테스트 일부 소스코드입니다. 전체 소스는 이곳에서 확인하실 수 있습니다.
@Test
public void calculation() {
BinaryTree bt = new BinaryTree();
assertEquals( String.valueOf(125459.0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("5*(15+(2*5-3)*(54/2))*123-30*50/1500"))));
assertEquals( String.valueOf(110.0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("5*(15+(2*5-3))"))));
assertEquals( String.valueOf(0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("5*a"))));
assertEquals( String.valueOf(0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("5*+"))));
assertEquals( String.valueOf(0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("5*!!"))));
assertEquals( String.valueOf(0.9),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("2.0 - 1.1"))));
assertEquals( String.valueOf(0),bt.calculation(bt.binaryTreeNode(postFix("2.A-1.001"))));
}
@Test
public void postFix() {
assertEquals("5 15 2 5 * 3 - 54 2 / * + * 123 * 30 50 * 1500 / -", cal.postFix("5*(15+(2*5-3)*(54/2))*123-30*50/1500"));
assertEquals("0", cal.postFix("5*abcd"));
}
@Test
public void divide() {
assertEquals("0.3333333333333333", cal.divide("1", "3"));
assertEquals("0", cal.divide("0", "0"));
assertEquals("infinity", cal.divide("1", "0"));
assertEquals("-infinity", cal.divide("-1", "0"));
assertEquals("0.1", cal.divide("1", "10"));
}
@Test
public void subtract() {
assertEquals("0.9", cal.subtract("2.0", "1.1"));
assertEquals("-2", cal.subtract("-1", "1"));
assertEquals("0", cal.subtract("-1", "-1"));
assertEquals("2", cal.subtract("1", "-1"));
assertEquals("0.1", cal.subtract("1", "0.9"));
}
다음은 ‘기능’단위로 메서드를 분리하기 전 postFix 메서드입니다. 전체 소스는 이곳에서 확인하실 수 있습니다.
static String postFix(String formula) {
Stack<String> stack = new Stack<>();
char[] charFormula = formula.toCharArray();
StringBuffer result = new StringBuffer();
char values;
String preValues = "";
for (int i = 0; i < charFormula.length; i++) {
values = charFormula[i];
if(i != 0) preValues = String.valueOf(charFormula[i-1]);
switch (values) {
case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
case '.':
if(stack.empty() || (stack.peek().equals("(") && stack.size() == 1)) result.append(values);
else if(i != 0 && isDouble(preValues)) result.append(values);
else result.append(" " + values);
break;
case '+': case '-': case '/': case '*':
if (stack.isEmpty()) stack.push(String.valueOf(values));
else {
if (getWeight(stack.peek().charAt(0)) >= getWeight(values)) {
result.append(" " + stack.pop());
stack.push(String.valueOf(values));
} else {
stack.push(String.valueOf(values));
}
}
break;
case '(':
stack.push(String.valueOf(values));
break;
case ')':
while (!stack.peek().equals("(")) result.append(" " + stack.pop());
stack.pop();
break;
default:
}
}
while (!stack.isEmpty()) {
String peek = stack.peek();
if (!peek.equals("(")) {
if (peek.equals("+") || peek.equals("-") || peek.equals("*") || peek.equals("/")) {
result.append(" " + stack.pop());
} else {
result.append(stack.pop());
}
}
else stack.pop();
}
return result.toString();
}
다음은 ‘기능’단위로 분리한 메서드입니다. 전체 소스는 이곳에서 확인하실 수 있습니다.
public static String getPostFixResult (char[] charFormula) {
Stack<String> stack = new Stack<>();
StringBuffer result = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < charFormula.length; i++) {
switch (charFormula[i]) {
case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
case '.':
result = resultAppend(stack, charFormula, i, result);
break;
case '+': case '-': case '/': case '*': case '(':
result = pushByWeight(stack, charFormula, i, result);
break;
case ')':
result = popByWeight(stack, charFormula, i, result);
break;
case ' ': case ',':
break;
default:
return "0";
}
}
return popRemainAll(stack, result).toString();
}
느낀점
- ‘단위 테스트’의 중요성을 느꼈습니다. 그전에는 디버깅을 통해 테스트를 하였지만, 디버깅할 때마다 다수의 Test 데이터를 입력하는 것이 귀찮고도 힘든 일이었습니다. 피드백 대로 메서드를 ‘기능’단위로 분리하여 테스트를 하다 보니 오류를 해결하는 복잡도가 많이 낮아지는 것을 알 수 있었습니다.
배운점
- 코드를 잘 때, 어떠한 관점으로 소스코드를 작성해야 하는지 눈을 뜨게 되었습니다. 변수명, 메서드명 어느 것 하나 중요치 않은 요소가 없었습니다.
앞으로의 계획
- 문자열 계산기 API를 만들 예정입니다.
피드백
- 추가 피드백을 받으면 여기에 올리도록 하겠습니다.
참고자료
API
김수보 소장님의 블로그 - IT중심에서 의 ‘API의 정의’
JUnit
박재성님의 junit4 테스트 라이브러리 기본 사용법
Kamang님의 junit4 테스트 라이브러리 기본 사용법
Java
가장 빨리 만나는 코어자바9
Subscribe via RSS
