C++ Creating excel part 2.

C++ Creating excel part 2.

1.C++ Cell class extension

Cell 클래스에는 string 데이터만 저장할 수 있기 때문에 이를 상속 받는 클래스들을 만들어서 셀에 다양한 데이터들을 보관할 수 있게 할 것이다. 

class Cell

{

protected:

	int x, y;

	Table* table;



public:

	virtual string stringify() = 0;

	virtual int to_numeric() = 0;



	Cell(int x, int y, Table* table);

};

일단 기존의 Cell 클래스에서 문자열 데이터를 보관했던 것과는 달리 항목을 빼버리고, 이를 상속 받는 클래스에서 데이터를 보관하도록 했다. 또한, stringify 함수와 to_numeric 을 순수 가상 함수로 정의해서이를 상속 받는 클래스에서 이 함수들을 반드시 구현 토록 하였다.

class StringCell : public Cell

{

	string data;

public:

	string stringify();

	int to_numeric();



	StringCell(string data, int x, int y, Table* t);

};

class NumberCell : public Cell

{

	int data;

public:

	string stringify();

	int to_numeric();



	NumberCell(int data, int x, int y, Table* t);

};

class DateCell : public Cell

{

	time_t data;

public:

	string stringify();

	int to_numeric();



	DateCell(string s, int x, int y, Table* t);

};

위 소스코드는 각각 문자열, 정수, 시간 정보를 보관하는 클래스들이다. 단순히 데이터를 문자열이나 정수 형으로 바꾸기만 해주면 되기 때문이다. 

참고로 DateCell 의 경우에는 편의를 위해서 yyyy-mm-dd 형식으로만 입력을 받는 것으로 정하였다.

Cell::Cell(int x, int y, Table* table) : x(x), y(y), table(table) { }



StringCell::StringCell(string data, int x, int y, Table* t) : data(data), Cell(x, y, t) {}

string StringCell::stringify() {

	return data;

}

int StringCell::to_numeric() {

	return 0;

}



/*



NumberCell



*/

NumberCell::NumberCell(int data, int x, int y, Table* t) : data(data), Cell(x, y, t) {}



string NumberCell::stringify() {

	return to_string(data);

}

int NumberCell::to_numeric() {

	return data;

}



/*



DateCell



*/

string DateCell::stringify() {

	char buf[50];

	tm temp; 

	localtime_s(&temp, &data);



	strftime(buf, 50, "%F", &temp);



	return string(buf);

}

int DateCell::to_numeric() {

	return static_cast(data);

}



DateCell::DateCell(string s, int x, int y, Table* t) : Cell(x, y, t) {

	// 입력받는 Date 형식은 항상 yyyy-mm-dd 꼴이라 가정한다.

	int year = atoi(s.c_str());

	int month = atoi(s.c_str() + 5);

	int day = atoi(s.c_str() + 8);



	tm timeinfo;



	timeinfo.tm_year = year - 1900;

	timeinfo.tm_mon = month - 1;

	timeinfo.tm_mday = day;

	timeinfo.tm_hour = 0;

	timeinfo.tm_min = 0;

	timeinfo.tm_sec = 0;



	data = mktime(&timeinfo);

}

DateCell 의 경우 구현이 조금 복잡한데 자세히 살펴보도록 하겠다.

// 입력받는 Date 형식은 항상 yyyy-mm-dd 꼴이라 가정.

	int year = atoi(s.c_str());

	int month = atoi(s.c_str() + 5);

	int day = atoi(s.c_str() + 8);

입력 받은 문자열을 연도, 월, 일로 구분하게 된다.

tm timeinfo;



	timeinfo.tm_year = year - 1900;

	timeinfo.tm_mon = month - 1;

	timeinfo.tm_mday = day;

	timeinfo.tm_hour = 0;

	timeinfo.tm_min = 0;

	timeinfo.tm_sec = 0;



	data = mktime(&timeinfo);

timeinfo 객체를 초기화한다. tm 클래스는 일월년 시분초 단위로 데이터를 보관하는 클래스다. 하지만 DateCell 은 time_t 형태로 데이터를 보관하고 있는데 그 변환을 위해 mktime 에 timeinfo 를 전달하면 변환할 수 있다. 참고로 time_t 타입은 1970년 부터 현재 시간 까지 몇 초가 흘렀는지 보관하는 정수형 변수라고 생각하면 된다.

class ExprCell : public Cell {

	string data;

	string* parsed_expr;



	Vector exp_vec;



	// 연산자 우선 순위를 반환합니다. 

	int precedence(char c);



	// 수식을 분석합니다. 

	void parse_expression();



public:

	ExprCell(string data, int x, int y, Table* t);



	string stringify();

	int to_numeric();

};

이제 대망의 ExprCell 을 살펴볼 차례다. 일단 to_numeric() 에 다 넣을 수 없어서 두 개의 함수를 새로 만든다. precedence 함수는 입력받은 연산자의 우선순위를 반환하고, parse_expression 함수는 수식을 분석해서 계산하기 편하게 해주는 함수다.

2.C++  Literary Notation & Postfix Notation

흔히 3 + 4 * 5 + 4 * (7 - 2) 표기하는 방식을 중위 표기법이라고 한다. 사실 위 방식에 익숙해서 어떠한 순서로 계산하는지 쉽게 알 수 있지만

컴퓨터에 경우 이를 계산하는데 어려울 수 있다. 일단 고려해야할 점들이 먼저 괄호를 우선으로 계산하고, 그 다음에 * 와 / , 그리고 + 와 - 의 우선 순위로 나누어서 계산해야 한다. 쉽게 말해 위 수식의 경우 비록 맨 앞에 3 + 4 이 있지만 사실은 4 * 5 를 먼저 계산해야 된다.

즉, 컴퓨터가 이 수식을 계산하기 위해서는 계산하는 위치를 우선 순위에 맞게 이러 저리 옮겨다녀야 한다.

위 처럼 피연산자와 피연산자 사이에 연산자를 넣는 형태로 수식을 표현하는 방법을 중위 표기법(infix notation) 이라고 부른다.

쉽게 말해 연산자가 '중간' 에 들어가서 중위 표기법이다. 

반면에 아래의 수식을 살펴보도록 하자.

3 4 5 * + 4 7 2 - * +

흔히 생각하는 수식의 모습이랑 사뭇 다르다. 사실 위 수식은 앞서 말한 수식과 정확히 동일한 수식인데, 그 표현 방식이 다를 뿐이다.

이러한 형태로 수식을 표현하는 방식을 후위 표기법(postfix notation) 이라고 한다. 자세히 보자면 이전 수식과 다른 점을 두 가지 찾을 수 있는데,

하나는 이전과는 달리 연산자들이 피연산자 뒤쪽에 위치해 있다는 점과, 또 하나는 괄호가 사라졌다는 점이다. 괄호가 사라졌다는 것이 무슨 의미가 있을까? 기존의 중위 표현법이 컴퓨터가 해석하기에 불편했던 점이 바로 연산자의 우선 순위나 괄호에 따라 이리 저리 계산하는 부분을 찾아다녀야

했던 점이었다. 하지만 후위 표기법에서는 놀랍게도 이리 저리 계산할 위치를 찾으러 돌아다닐 필요 없이, 읽어들이는 순서 대로 계산을 쭉 할 수 있다. 그렇다면 이 후위 표기법으로 표현된 식을 컴퓨터가 어떻게 해석하는지 살펴보겠다. 컴퓨터는 아래와 같은 과정으로 위 후위 표기법으로 변환된 식을 계산한다. 1.피연산자를 만나면 스택에 push한다. 2.연산자를 만나면 스택에서 두 개를 pop 한 뒤에 그 둘에 해당 연산을 한 후, 그 결과를 다시 스택에 push 한다.

실제로 3 + 4 * 5 + 4 * (7 - 2) 을 계산 했을 때와 그 결과가 같음을 알 수 있다. 이를 바탕으로 후위 표기법으로 된 수식을 계산하는 is_numeric 함수를 살펴보도록 하겠다.

int ExprCell::to_numeric() {

	double result = 0;

	NumStack stack;



	for (int i = 0; i < exp_vec.size(); i++) {

		string s = exp_vec[i];



		// 셀 일 경우

		if (isalpha(s[0])) {

			stack.push(table->to_numeric(s));

		}

		// 숫자 일 경우 (한 자리라 가정)

		else if (isdigit(s[0])) {

			stack.push(atoi(s.c_str()));

		}

		else {

			double y = stack.pop();

			double x = stack.pop();

			switch (s[0]) {

			case '+':

				stack.push(x + y);

				break;

			case '-':

				stack.push(x - y);

				break;

			case '*':

				stack.push(x * y);

				break;

			case '/':

				stack.push(x / y);

				break;

			}

		}

	}

	return stack.pop();

}

일단 parse_expression 함수를 통해서 입력 받은 중위 표기법으로 되어 있는 수식이, 후위 표기법으로 변환되어 있고, 그 결과가 exp_vec 에 저장되어 있다고 생각해보자. exp_vec 은 벡터 클래스 객체로, 각각의 원소가 후위 표기법으로 변환된 수식의 각각의 토큰이 된다. 즉, 앞선 예제의 경우 exp_vec 은 3, 4, 5, *, +, 4, 7, 2, -, *, + 으로 이루어진 배열 이라 보시면 된다. string s = exp_vec[i]; for 문을 통해 각각의 토큰(exp_vec 의 각 원소들)에 접근할 수 있다.

	// 셀 일 경우

		if (isalpha(s[0])) {

			stack.push(table->to_numeric(s));

		}

		// 숫자 일 경우 (한 자리라 가정)

		else if (isdigit(s[0])) {

			stack.push(atoi(s.c_str()));

		}

각각의 토큰에 대해서, 셀 이름 (A3, B2 이렇게) 이나 숫자일 경우 스택에 push 하게 된다.

else {

			double y = stack.pop();

			double x = stack.pop();

			switch (s[0]) {

			case '+':

				stack.push(x + y);

				break;

			case '-':

				stack.push(x - y);

				break;

			case '*':

				stack.push(x * y);

				break;

			case '/':

				stack.push(x / y);

				break;

			}

		}

아니면 연산자를 만날 경우 스택에서 두 번 pop 을 해서 해당하는 피연산자들에 해당 연산자를 적용해서 다시 스택에 push 하게 된다. return stack.pop(); 모든 계산이 끝나면 스택에 최종 결과값을 pop 하며 이를 리턴하게 된다.

3.C++  Converting lexical notation to postfix notation

중위 표기법을 후위 표기법으로 변환하는 것은 다음의 방식을 따른다.

1.피연산자 (셀 이름이나 숫자) 일 경우 그냥 exp_vec 에 넣는다. 

2.여는 괄호( (, [, { 와 같은 것들 ) 을 만날 경우 스택에 push 한다.

3.닫는 괄호( ), ], } 와 같은 것들 ) 을 만날 경우 여는 괄호가 pop 될 때 까지 pop 되는 연산자들을 exp_vec 에 넣는다.

4.연산자일 경우 자기 보다 우선순위가 낮은 연산자가 스택 최상단에 올 때 까지 (혹은 스택이 빌 때 까지) 스택을 pop 하고 (낮은 것은 pop 하지 X), pop 된 연산자들을 exp_vec 에 넣는다. 그리고 마지막에 자신을 스택에 push 한다. 

연산자들의 우선 순위는 아래의 함수에 의해 정의된다.

int ExprCell::precedence(char c) {

	switch (c) {

	case '(':

	case '[':

	case '{':

		return 0;

	case '+':

	case '-':

		return 1;

	case '*':

	case '/':

		return 2;

	}

	return 0;

}

괄호들이 가장 낮고, 그 다음이 + 와 -, 그리고 최상위 우선순위가 * 와 / . 여기서는 코딩의 편의를 위해서 사용자가 입력하는 숫자는 1 자리 정수이고, 셀 이름 역시 2자 로 제한하였다.

void ExprCell::parse_expression() {

	Stack stack; 



	// 수식 전체를 () 로 둘러 사서 exp_vec 에 남아있는 연산자들이 push 되게 해줍니다. 

	data.insert(0, "(");

	data.push_back(')');



	for (int i = 0; i < data.length(); i++) {

		if (isalpha(data[i])) {

			exp_vec.push_back(data.substr(i, 2));

			i++;

		}

		else if (isdigit(data[i])) {

			exp_vec.push_back(data.substr(i, 1));

		}

		else if (data[i] == '(' || data[i] == '[' || data[i] == '{') { // Parenthesis

			stack.push(data.substr(i, 1));

		}

		else if (data[i] == ')' || data[i] == ']' || data[i] == '}') {

			string t = stack.pop();

			while (t != "(" && t != "[" && t != "{") {

				exp_vec.push_back(t);

				t = stack.pop();

			}

		}

		else if (data[i] == '+' || data[i] == '-' || data[i] == '*' || data[i] == '/') {

			while (!stack.is_empty() && precedence(stack.peek()[0]) >= precedence(data[i])) {

				exp_vec.push_back(stack.pop());

			}

			stack.push(data.substr(i, 1));

		}

	}

}

위 코드를 보면 변환 알고리즘을 그대로 옮겨놓았다고 생각하면 된다.

	if (isalpha(data[i])) { // 셀 이름의 경우 첫 번째 글자가 알파벳이다.

			exp_vec.push_back(data.substr(i, 2));

			i++;

		}

		else if (isdigit(data[i])) { // 첫번째 글자가 숫자라면 정수 데이터

			exp_vec.push_back(data.substr(i, 1));

		}

일단 피연산자를 만날 경우 exp_vec 에 무조건 집어넣으면 된다.

else if (data[i] == '(' || data[i] == '[' || data[i] == '{') { // Parenthesis

			stack.push(data.substr(i, 1));

		}

		else if (data[i] == ')' || data[i] == ']' || data[i] == '}') {

			string t = stack.pop();

			while (t != "(" && t != "[" && t != "{") {

				exp_vec.push_back(t);

				t = stack.pop();

			}

		}

반면에 괄호의 경우 여는 괄호를 만나면 스택에 push 하고, 닫는 괄호를 만나면 위 처럼 여는 괄호가 스택에서 나올 때 까지 pop 하고, 그 pop 한 연산자들을 벡터에 넣으면 된다. 주의할 점은 pop 한 연산자가 괄호일 경우 넣지 않는다는 점이다. 

		else if (data[i] == '+' || data[i] == '-' || data[i] == '*' || data[i] == '/') {

			while (!stack.is_empty() && precedence(stack.peek()[0]) >= precedence(data[i])) {

				exp_vec.push_back(stack.pop());

			}

			stack.push(data.substr(i, 1));

		}

마지막으로 연산자일 경우를 살펴보자. peek 의 경우 스택의 최상단 원소를 pop 하지는 않고 무엇인지만 살펴보는 것이다. 만일 최상단 원소의 우선 순위가 현재 연산자의 우선순위 보다 높다면 이를 스택에서 pop 하고 이를 exp_vec 에 넣어야 된다. 위 while 문은 그 과정을 나타내고 있다. 그리고 맨 마지막에 스택에 현재 연산자를 넣는다. 위 과정을 모두 마치면 후기 표기법으로 변환을 마칠 수 있을 것이라 생각되지만 사실 한 가지 빼먹은 사실이 있다. 마지막에 스택에 남아있는 연산자들을 모두 pop 해야 되기 때문이다. 이를 for 문이 끝난 후에 while 문을 하나 더 넣어서 연산자를 pop 하는 과정을 넣을 수 도 있지만, 아래 처럼 좀 더 간단하게 처리할 수 도 있다.

// 수식 전체를 () 로 둘러 사서 exp_vec 에 남아있는 연산자들이 push 되게 해준다. 
	data.insert(0, "(");
	data.push_back(')');

바로 수식 전체를 ( ) 로 한 번 감싸는 것이다. 그렇게 된다면 맨 마지막 괄호를 처리하면서 스택에 남아 있던 모든 연산자들이 pop 될 것이다.

int main()

{

	TxtTable table(5, 5);

	table.reg_cell(new NumberCell(2, 1, 1, &table), 1, 1);

	table.reg_cell(new NumberCell(3, 1, 2, &table), 1, 2);


 
	table.reg_cell(new NumberCell(4, 2, 1, &table), 2, 1);

	table.reg_cell(new NumberCell(5, 2, 2, &table), 2, 2);

	table.reg_cell(new ExprCell("B2+B3*(C2+C3-2)", 3, 3, &table), 3, 2);

	table.reg_cell(new StringCell("B2 + B3 * ( C2 + C3 - 2 ) = ", 3, 2, &table), 3, 1);



	cout << table;

}

4.C++ Excel Program

이제  사용자의 입력을 받아서 비록 마우스는 쓸 수 없더라도, 키보드로 명령을 처리하는 엑셀 프로그램을 만들어보도록 해본다. 

class Excel

{

	Table* current_table;



public:

	Excel(int max_row, int max_col, int choice);



	int parse_user_input(string s);

	void command_line();

};

사용자의 입력을 받아서 실제 테이블을 생성하고 이를 관리해주는 클래스이다. 

 또한 parse_user_input 함수의 경우 사용자의 입력을 인자로 받아서, 이를 처리하는 역할을 수행한다.

Excel::Excel(int max_row, int max_col, int choice = 0) {

	switch (choice) {

	case 0:

		current_table = new TxtTable(max_row, max_col);

		break;

	case 1:

		current_table = new CSVTable(max_row, max_col);

		break;

	default:

		current_table = new HtmlTable(max_row, max_col);

	}

}

Excel 객체의 생성자로 어떠한 형태의 테이블을 형성할 지 결정한다. parse_user_input 함수는 사용자의 입력을 받아서 적절한 명령을 처리하게 된다 setn A1 10 이렇게 치면, A1 셀을 NumberCell 로 생성하며, 10 의 값으로 초기화 시켜준다. Or sets B2 hello world!의 경우 B2 셀을 StringCell 로 생성하며 "hello world!" 로 초기화 시켜준다. 날짜와 수식의 경우도 마찬가지이며, 각각 setd 와 sete 의 명령어를 사용하고 있다. 그 외에도, out 을 통해서 원하는 파일에 출력할 수 도 있고, exit 를 하면 프로그램을 종료할 수 있다. Command_line 함수는 사용자의 입력을 계속 기다리면서 내용이 업데이트 될 때 마다 화면에 표를 출력해주게 된다.