/*** ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ ФАЙЛЫ ***/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "gauss2.inc"
/********** КОНСТАНТЫ **********/
#define ACCURACY GAUSS_ACCURACY
#define ERR_MANYSOL "Реакцию можно уравнять бесконечным числом способов"
#define ERR_NOSOL "Эту реакцию нельзя уравнять"
#define ERR_EQU "Неверное использование '='"
#define ERR_PLUS "Неверное использование '+'"
#define ERR_SYNT "Синтаксическая ошибка"
#define ERR_WRONGEL "Элемент %c%c не может быть уравнен"
#define ERR_CHARGE "Нарушен закон сохранения заряда"
#define ERR_MANYELEM "Слишком много элементов"
#define ERR_MANYCOMP "Слишком много соединений"
#define ERR_MANYBR "Слишком много скобок"
#define ERR_SYNTBR "Неправильное использование скобок"
/********** ОБЪЯВЛЕНИЯ ФУНКЦИЙ **********/
double rou(double x);
char cmpzero(double x);
/********** СТРУКТУРЫ **********/
struct composition /* Структура для хранения формулы вещества */
{
char name[64]; /* Название соединения */
int charge; /* Заряд иона */
};
struct brackets /* Структура для хранения координат скобок */
{
unsigned char open_sign; /* Символ открытой скобки */
unsigned char close_sign; /* Символ закрытой скобки */
int open_pos; /* Позиция открывающей скобки */
int close_pos; /* Позиция закрывающей скобки */
double index; /* Индекс при скобке */
};
/********** ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ **********/
/* Эта функция осуществляет уравнивание
уравнения реакции. Формат ввода указан
в начале этого листинга.
char *in - входная строка
char *res - выходная строка
Функция возвращает 0 в случае успеха
и 1 в случае ошибки
В выходной строке записано либо уравненное
уравнение, либо текстовое сообщение с
описанием ошибки */
/*** Макросы при функции c_urav ***/
/* Вывод на печать строк */
#define PRINT(fmt, arg) {sprintf(buf, fmt, arg); \
strcat(res, buf);}
#define LPRINT(arg) {sprintf(buf, arg);\
strcat(res, buf);}
/* Вывод сообщения об ошибке на экран
и завершение работы программы */
#define errmessage(txt) {sprintf(res,"%s",txt); return 1;}
int c_urav(char *in, char *res)
{ char buf[100]; /* Буфер для печати */
char eq[256]; /* Буфер для уравнения */
struct composition comp[20]; /* Формулы соединений */
char elem[60] = {0}; /* Массив для хранения знаков эл.*/
/* 2 знака на каждый элемент */
char ce[3]={0}; /* Знак текущего хим. элемента */
double a[20][20] = {0}; /* Матрица для хранения системы ур-ий*/
double x[20]; /* Матрица для хранения коэфф. */
int ncomp; /* (Число соединений в уравнении) - 1 */
int nelem; /* (Число элементов в соединении) - 1 */
struct brackets br[4] = /* Массив для хранения параметров скобок */
{'[',']',-1,-1,1,
'(',')',-1,-1,1,
'*',13,-1,-1,1,
'{','}',-1,-1,1};
double ta, tb; /* Временные переменные */
char *cptr;
int i, j, k; /* Счетчики циклов */
unsigned char c, c1; /* Символьные переменные */
double ii; /* Индекс перед элементом */
int n; /* Номер элемента и пр. */
/***** I. ОБРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ *****/
res[0] = 0;
for (i = 0, j = 0; i < strlen(in); i++)
if (in[i] != ' ') eq[j++] = in[i];
eq[j] = 0;
/***** II. РАЗБИВКА СТРОКИ НА СОЕДИНЕНИЯ ***/
i = -1; /* Позиция в уравнении */
j = 0; /* Позиция в формуле соединения */
k = 0; /* Число знаков равенства */
n = 1; /* Режим работы
0 выключить разбивку
1 включить разбивку */
ncomp = 0; /* Номер анализируемого соединения */
do
{
c = eq[++i];
if (c == '{') n = 0;
if (c == '}') n = 1;
if ( (c == '+' && n) || c == '=')
{
if (c == '=') k++;
comp[ncomp++].name[j] = 0;
j = 0;
}
else
comp[ncomp].name[j++] = c;
}
while (c);
if (!n) errmessage(ERR_SYNT);
/***** III. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СИНТАКСИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ *****/
if (ncomp > 19) errmessage(ERR_MANYCOMP);
if (k != 1) /* Должен быть 1 знак '=' */
errmessage(ERR_EQU);
for (i = 0; i <= ncomp; i++)
{
c = comp[i].name[0];
if (c == 0) /* Не должно быть 2 '+' подряд */
errmessage(ERR_PLUS);
if ( !(c >= 'A' && c <= 'Z') && c != 'e' && c != '(' && c != ')' && c != '[' && c != ']')
errmessage(ERR_SYNT);
}
/***** IV. СИНТАКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БРУТТО - ФОРМУЛЫ СОЕДИНЕНИЙ ***/
nelem = -1;
for (i = 0; i <= ncomp; i++)
{
/*** Анализ формулы на содержание скобок ***/
for (j = 0; j <= 3; j++) /* Сброс массива с коорд. скобок */
{ br[j].open_pos = -1;
br[j].close_pos = -1;}
for (j = 0; j <= strlen(comp[i].name); j++) /* Поиск скобок */
{
c = comp[i].name[j];
for (k = 0; k <= 3; k++)
{
if (c == br[k].open_sign) /* Открывающие скобки */
{ if (br[k].open_pos != -1) errmessage(ERR_MANYBR);
br[k].open_pos = j;
if (k == 2) /* Звёздочка */
{ br[2].close_pos = strlen(comp[i].name) + 1;
br[2].index = strtod(&comp[i].name[j + 1],&cptr);
if (br[k].index == 0) br[k].index = 1;}
}
if (c == br[k].close_sign) /* Закрывающие скобки */
{ if (br[k].close_pos != -1) errmessage(ERR_MANYBR);
br[k].close_pos = j;
br[k].index = strtod(&comp[i].name[j + 1],&cptr);
if (br[k].index == 0) br[k].index = 1;}
}
}
/* Проверка синтаксиса скобок */
for (k = 0; k <= 3; k++)
if ((br[k].open_pos == -1 && br[k].close_pos != -1)||(br[k].open_pos > br[k].close_pos)) errmessage(ERR_SYNTBR);
/* Выделение электрического заряда */
if (br[3].open_pos != -1 && br[3].close_pos != -1)
{ /* Выделение абсолютного значения */
comp[i].charge = strtol(&comp[i].name[br[3].open_pos + 1], &cptr, 10);
/* Обработка знака */
c = comp[i].name[br[3].close_pos - 1];
if ((c == '-' || c == '+') && comp[i].charge == 0) comp[i].charge = 1;
if (c == '-') comp[i].charge = -comp[i].charge;
}
else comp[i].charge = 0;
/* Реакция на признак электрона */
if (comp[i].name[0] == 'e')
{ comp[i].charge = -1;
continue;}
/* Синтаксический разбор по элементам */
for (j = 0; j <= strlen(comp[i].name); j++)
{
/* Первый символ элемента */
c = comp[i].name[j];
if (c < 'A' || c > 'Z') continue;
ce[0] = c;
/* Попытка обнаружить второй символ элемента */
c1 = comp[i].name[j + 1];
ce[1] = (c1 < 'a' || c1 > 'z') ? 32 : c1;
/* Выделение индекса */
if (ce[1] == 32)
ii = strtod(&comp[i].name[j + 1], &cptr);
else
ii = strtod(&comp[i].name[j + 2], &cptr);
if (ii == 0) ii = 1; /* В случае отсутствия числа */
/* индекс - 1*/
/* Согласование индекса со скобками */
for (k = 0; k <= 2; k++)
if (j > br[k].open_pos && j < br[k].close_pos) ii *= br[k].index;
/* Занесение нового элемента в строку */
if (strstr(elem, ce) == NULL)
{ strcat(elem, ce);
nelem++; }
/* Вычисление номера элемента и занесение индекса в матрицу */
n = (strstr(elem, ce) - &elem[0]) / 2;
a[n][i] += ii;
}
}
if (nelem > 19) errmessage(ERR_MANYELEM); /* Не слишком ли много элементов? */
/***** V. КАЖДЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДОЛЖЕН БЫТЬ В ОБЕИХ ЧАСТЯХ УРАВНЕНИЯ *****/
for (i = 0; i <= nelem; i++)
{
n = 0;
for (j = 0; j <= ncomp; j++) if (a[i][j]) n++;
if (n < 2)
{
sprintf(res, ERR_WRONGEL, elem[i * 2], elem[i * 2 + 1]);
return 1;
}
}
/***** VI. ПРОВЕРКА ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА
ПЕРЕНОС ЗАРЯДОВ В ОБЩУЮ МАТРИЦУ ***/
n = 0;
for (i = 0; i <= ncomp; i++)
{
a[nelem + 1][i] = comp[i].charge;
if (comp[i].charge) n++;
}
if (n == 1) errmessage (ERR_CHARGE);/* Если только 1 заряж. частица */
if (n) nelem++; /* Расширение границ матрицы */
/***** VII. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГАУССА *****/
i = gauss(a, ncomp, nelem + 1, x);
if (i == GAUSS_NOSOL) errmessage(ERR_NOSOL);
if (i == GAUSS_MANYSOL) errmessage(ERR_MANYSOL);
x[ncomp] = 1;
/***** VIII. ПРИВЕДЕНИЕ КОРНЕЙ К ЦЕЛОЧИСЛЕННОМУ ВИДУ *****/
for (i = 1; i <= 1000; i++)
{
/* Проверка коэфф i на пригодность */
k = 1;
for (j = 0; j <= ncomp; j++)
{
ta = x[j] * (double)i;
tb = rou(ta) - ta;
if (cmpzero(tb)) {k = 0; break;}
}
/* Собственно домножение */
if (k == 1)
{
for (j = 0; j <= ncomp; j++) x[j] *= (double)i;
break;
}
}
/***** IX. ВЫВОД ОТВЕТА *****/
/* Соединения с отриц. коэффициентами - продукты
с положительными - исходные */
if (x[0] < 0) k = -1; else k = 1;
for (i = 0; i <= ncomp; i++) x[i] *= k;
/* а) Вывод исходных веществ */
j = 0; /* Если 0 - вещ-во не встречалось */
for (i = 0; i <= ncomp; i++)
{
/* Вывод соединения i с коэффициентом */
if (x[i] <= 0) continue;
if (i > 0 && j) PRINT("%s", " + "); /* Вывод знака - разделителя */
j++;
if (cmpzero(x[i] - 1.0)) PRINT("%.0f ",x[i]);
PRINT("%s",comp[i].name);
}
PRINT("%s", " = "); /* Вывод знака равенства */
/* б) Вывод продуктов */
j = 0; /* Если 0 - вещ-во не встречалось */
for (i = 0; i <= ncomp; i++)
{
/* Вывод соединения i с коэффициентом */
if (x[i] >= 0) continue;
if (i > 0 && j) LPRINT(" + "); /* Вывод знака - разделителя */
j++;
if (cmpzero(-x[i] - 1.0)) PRINT("%.0f ",-x[i]);
PRINT("%s",comp[i].name);
}
return 0;
}
/********** ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ **********/
/* Функция округляет число по математическим законам:
3.6 = 4 -3.6 = - 4 3.1 = 3 -3.1 = 3 */
double rou(double x)
{
double c, d;
d = modf(x, &c);
if (fabs(d) < 0.5) return c;
if (x < 0) return c - 1.0;
if (x > 0) return c + 1.0;
}
/* Сравнение числа с нулем с точностью ACCURACY */
/* 0 - если 0
1 - если не 0 */
char cmpzero(double x)
{
return (fabs(x) > ACCURACY);
}