#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <cstdio>
using namespace std;
const int DELIMITER = 1;
const int VARIABLE = 2;
const int NUMBER = 3;
const int MAX = 200;
const int kount_vars = 50;
class calculator
{
private:
    char *vkaz_vuraz; // вказує на вираз
    char potochna_lexem[MAX]; // зберігає поточну лексему
    int current_type_lexem; // зберігає тип лексеми
    long double vars[kount_vars]; // зберігає значення змінних
    void operation_1(long double &result);
    void operation_2(long double &result);
    void operation_3(long double &result);
    void operation_4(long double &result);
    void operation_5(long double &result);
    void operation_6(long double &result);
    void atom(long double &result);
    void get_potochna_lexem();
    void putback();
    void error(int error);
    long double find_var(char *s);
    int is_Delim(char c);
public:
    calculator();
    long double operation_(char *exp);
};

calculator::calculator(){
    vkaz_vuraz = NULL;//вказує на вираз
    for(int i = 0; i < kount_vars; ++i) vars[i] = 0.0;//обнуляємо змінні
}
// Початкова точка аналізатора
long double calculator::operation_(char *exp)//передаємо те що зчитали
{
    long double result;
    vkaz_vuraz = exp;
    get_potochna_lexem();
    if (!*potochna_lexem){
        puts("No expression"); // вираз пустий
        return 0;
    }
    operation_1(result);
    if (*potochna_lexem) puts("Syntax Error"); // остання лексема повинна бути 0-символом
    return result;
}
// отримує наступну лексему.
void calculator::get_potochna_lexem()
{
    char *temp;
    current_type_lexem = 0;
    temp = potochna_lexem;
    *temp = '\0';
    if (!*vkaz_vuraz) return; // в кінці виразу
    while(isspace(*vkaz_vuraz)) ++vkaz_vuraz; // пропуск роздільника
    if (strchr("+-*/%^=()", *vkaz_vuraz)){
        current_type_lexem = DELIMITER; // перехід до наступного символу
        *temp++ = *vkaz_vuraz++;
    }
    else if (isalpha(*vkaz_vuraz))
    {
        while(!is_Delim(*vkaz_vuraz))
            *temp++ = *vkaz_vuraz++;
        current_type_lexem = VARIABLE;
    }
    else if(isdigit(*vkaz_vuraz))
    {
        while (!is_Delim(*vkaz_vuraz))
            *temp++ = *vkaz_vuraz++;
        current_type_lexem = NUMBER;
    }
    *temp = '\0';
}
// присвоювання
void calculator::operation_1(long double &result)
{
    int slot;
    char tcurrent_lexem;
    char temp_potochna_lexem[80];
    if(current_type_lexem == VARIABLE)
    {
        // зберігає стару лексему
        strcpy(temp_potochna_lexem, potochna_lexem);
        tcurrent_lexem = current_type_lexem; // знаходимо індекс змінної
        slot = toupper(*potochna_lexem) - 'A';
        get_potochna_lexem();
        if (*potochna_lexem != '=')
        {
            char *t;
            t = potochna_lexem;
            for(; *t; t++) vkaz_vuraz--; // повертає поточну лексему
            // відновлює стару – присвоювання не відбувається
            strcpy(potochna_lexem, temp_potochna_lexem);
            current_type_lexem = tcurrent_lexem;
        }
        else
        {
            get_potochna_lexem(); //вилучаємо наступну частину виразу exp
            operation_2(result);
            vars[slot] = result;
            return;
        }
    }
    operation_2(result);
}

// додаємо або віднімаємо два терма
void calculator::operation_2(long double &result)
{
    char op;
    long double temp;
    operation_3(result);
    while((op = *potochna_lexem) == '+' || op == '-')
    {
        get_potochna_lexem();
        operation_3(temp);
        if(op == '-') result = result - temp;
        else if(op == '+') result = result + temp;
    }
}

// множимо або ділимо два фактори
void calculator::operation_3(long double &result)
{
    register char op;
    long double temp;
    operation_4(result);
    while ((op = *potochna_lexem) == '*' || op == '/' || op == '%')
    {
        get_potochna_lexem();
        operation_4(temp);
        if(op == '*') result = result * temp;
        else if(op == '/') result = result / temp;
        else if(op == '%') result = (int) result % (int) temp;
    }
}


// піднесення до степеня
void calculator::operation_4(long double &result)
{
    long double temp, ex;
    register int t;
    operation_5(result);
    if (*potochna_lexem== '^')
    {
        get_potochna_lexem();
        operation_4(temp);
        ex = result;
        if (temp==0.0)
        {
            result = 1.0;
            return;
        }
        for(t=(int)temp-1; t>0; --t) result = result * (long double)ex;
    }
}

//Виконання унарних операцій + чи -.
void calculator::operation_5(long double &result)
{
    register char op;
    op = 0;
    if ((current_type_lexem == DELIMITER) && (*potochna_lexem=='+' || *potochna_lexem == '-'))
    {
        op = *potochna_lexem;
        get_potochna_lexem();
    }
    operation_6(result);
    if (op=='-')
        result = -result;
}
// аналіз виразу, який містить дужки
void calculator::operation_6(long double &result)
{
    if ((*potochna_lexem == '('))
    {
        get_potochna_lexem();
        operation_2(result);
        if (*potochna_lexem != ')') puts("Unbalanced Parentheses");
        get_potochna_lexem();
    }
    else{
        if(current_type_lexem == VARIABLE){
        if(!isalpha(*potochna_lexem)) puts("Unbalanced Parentheses");
        else result = vars[toupper(*potochna_lexem) - 'A'];
        get_potochna_lexem();
        }
        else if(current_type_lexem == NUMBER){
        result = atof(potochna_lexem);
        get_potochna_lexem();
        }
        else printf("Syntax Error\n");
    }
}

// вилучає число або значення змінної
int calculator::is_Delim (char c)
{
    if (strchr(" +-/*%^=()", c) || (c == 9)  || (c == '\r' || c == 0)) return 1;
    return 0;
}

int main()
{
    //puts("Hello Yuriy Vitaliyovitch\n");
    puts("Your calculating machine started");
    puts(" Enter \'?\' for more commands!");
    calculator ob;
    string entr;
    while(true)
    {
        printf("Enter expression: \n>");
        getline(cin, entr);
        if(entr.size() > (size_t)MAX) printf(" Expression must have less characters\n");
        else
        {
            int flag = 0;
            int bracket = 0;
            int l = 0;
            int r = 0;
            for(size_t i = 0; i < entr.size(); ++i){
                if(entr[i] == '(') ++l;
                if(entr[i] == ')') ++r;
                if(r > l) bracket = max(bracket, r - l);
            }
            if(bracket != 0) flag = 1;
            for(int i = 0; i < bracket; ++i) entr = '(' + entr;
            l = 0; r = 0;
            for(size_t i = 0; i < entr.size(); ++i)
                if(entr[i] == '(') ++l;
                else if(entr[i] == ')') ++r;
            if(r != l){
                if(r > l) while(l++ < r) entr = '(' + entr;
                else if(l > r) while(r++ < l) entr = entr + ')';
                flag = 1;
            }
            if(flag){
                cout << "Mu zminuemo vash vuraz na krashche" << endl;
                cout << "Os shcho mu otrumalu" << endl;
                cout << entr << endl;
            }
            char *entry = new char[entr.length() + 1];
            strcpy(entry, entr.c_str());
            if(*entry == '?') printf("@ - information\n? - help\n. - exit\n");
            else if(*entry == '@') printf("Calculator ver 1.0.1\nOperations:\n+,-,*,/,^,(,)\n");
            else if (*entry == '.') return 0;
            else{
                cout<<"Answer: ";
                long double ans;
                ans = ob.operation_(entry);
                if(ans == (long long)(ans)) cout << (long long)(ans);
                else cout << ans;
                cout << "\n\n";
            }
        }
    }
}