Калькулятор (Windows)

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
У этого термина существуют и другие значения, см. Калькулятор (значения).
компонент Windows
Калькулятор
Скриншот Обычного режима Калькулятора в Windows 10Скриншот Обычного режима Калькулятора в Windows 10
Тип компонента Калькулятор
Включён в Начиная с Windows 1.0

Калькулятор (calc.exe) — программа Microsoft Windows, предназначенная для выполнения несложных вычислительных операций: сложения, вычитания, умножения и деления и т. д. В калькуляторе также предусмотрены возможности выполнения более сложных операций для инженерных и статистических вычислений.

Интерфейс программы спроектирован таким образом, чтобы имитировать внешний вид реального калькулятора. Его «кнопки» можно нажимать мышкой. Возможен ввод с дополнительной цифровой клавиатуры. Также можно вставлять математические выражения из буфера обмена и получать результат (например, набрать в Блокноте «2*2=», скопировать и вставить в Калькулятор, на «экране» которого появится ответ «4»).

Режимы работы

Калькулятор до версии, включённой в состав Windows 7, работал в двух режимах: «Обычный» и «Инженерный» (переключение через меню «Вид»). Состояние хранится в файле win.ini, секция [SciCalc]. При переключении режимов экран очищается.

В обычном и инженерном режимах отличается порядок выполнения операций:

  • в обычном режиме нажатие 1+1*2= даст ответ 4
  • в инженерном режиме 1+1*2= даёт в результате 3

Обычный режим

  • В обычном режиме представлены функции квадратного корня, процентов, обратной величины (также и в расширенном режиме).
  • Доступны манипуляции с памятью (одна ячейка). Есть индикатор.

Инженерный режим

В дополнение к обычному режиму доступны:

  • тригонометрические и гиперболические (флажок «Hyp») функции, обратные им функции, которые доступны через флажок «Inv» (сбрасывается автоматически), натуральный и десятичный логарифмы, натуральная (тоже доступна через «Inv») и десятичная экспоненты, возведение в степень и извлечение корня (отдельно реализованы вторая, третья и произвольная степени), а также число [math]\displaystyle{ \pi }[/math].
  • перевод долей градуса в минуты и секунды (обратно через флажок «Inv»), вычисление факториала, а для нецелого аргумента — пи-функции, которая является обобщением факториала и определяется через гамма-функцию как [math]\displaystyle{ \Pi(x)=\Gamma(x+1) }[/math].
  • группировка операций (кнопки со скобками, есть индикатор уровня вложенности), переключение режимов отображения (фиксированная/плавающая точка).
  • вычисление остатка от деления
  • побитовые операции: AND, OR, NOT, XOR. Перед вычислением дробная часть отбрасывается.
  • сдвиг влево (сдвиг вправо через флажок «Inv»)

Тригонометрия

Расчеты в градусах, радианах, градах (переключатель доступен только в режиме десятичной системы счисления)

Недесятичные системы счисления

Переключатель разрядности обрабатываемых данных (8, 4, 2, 1 байт).

Функция логарифм (log) работает только в десятичном (Dec) и в шестнадцатеричном (Hex) режимах. В двоичном режиме (Bin) и в восьмеричном режиме (Oct) функция логарифм (log) не работает.

Поразрядные логические операции и возможность работы с системами счисления, отличными от десятичной начиная с версии Windows 7 и Windows 8 перенесены в новый режим «Программист».

Статистический режим

Активизируется по кнопке «Sta» (доступна в инженерном режиме), показывается окно «статистика», доступны кнопки манипуляции данными и базовые статистические функции.

Режим «Программист»

Появился в Windows 7 за счет переноса из инженерного режима следующих функций:

  • логические операции: AND, OR, XOR;
  • логические (Rsh, Lsh) и циклические (RoR, RoL) сдвиги вправо и влево (буква R в операции означает «вправо», буква L — «влево»)
    Rsh — сдвиг битов двоичного числа вправо n раз;
    Lsh — сдвигает биты двоичного числа влево n раз, каждый раз заполняя младший бит нулём, а старший бит выталкивается (знак числа при этом не сохраняется);
    RoR — циклический сдвиг вправо, сдвигает все биты двоичного числа на один разряд, каждый раз выталкиваемый младший бит;
  • возможность обработки данных в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

При работе с любой системой счисления в данном режиме под «дисплеем» показывается двоичное представление текущего результата, разделённое на тетрады. Обрабатываемые данные представляются в целочисленном формате (дробная часть результата всегда отбрасывается) размером от 8 до 64 бит в дополнительном коде.

Дополнительные возможности

При вставке из буфера следующие последовательности символов воспринимаются как команды:[1]

:c Очистка памяти
:e Включение режима ввода десятичных чисел в экспоненциальной нотации
:m Занесение отображаемого числа в память
:p Прибавление отображаемого числа к числу, хранящемуся в памяти
:q Очистка калькулятора для новых вычислений
:r Отображение числа, хранящегося в памяти
\ .

Ограничения и ошибки в работе

На текущий момент во всех версиях Windows, включая 64-разрядные, калькулятор имеет ограничение при выполнении операции возведения числа в целую степень. Данное ограничение, связанное с переполнением, возникает при возведении в целую степень, если показатель степени нельзя представить 32-разрядным целым числом. В этом случае выдаётся сообщение «Недопустимый ввод». В то же время использование приблизительно такого же, но дробного показателя степени не приводит к ошибке. Пусть, например, нужно вычислить [math]\displaystyle{ 0.999999999^{-3000000000} }[/math]. Непосредственное вычисление выражения приводит к ошибке, однако, например, выражение [math]\displaystyle{ 0.999999999^{-3000000000.5} }[/math] корректно вычисляется и даёт результат [math]\displaystyle{ 20.085536963358741652581860232205 }[/math]. Из него можно получить:

[math]\displaystyle{ 0.999999999^{-3000000000}=0.999999999^{-3000000000.5} \cdot \sqrt{0.999999999}=20.085536953315973168391797284239 }[/math]

Указанное выше ограничение при возведении в степень приводит к появлению бага (его уже вряд ли можно назвать ограничением). Он заключается в том, что при взятии противоположной величины от 32-разрядного целого числа [math]\displaystyle{ -2^{31}=-2147483648 }[/math] происходит переполнение, которое корректно не обрабатывается и приводит к аварийному завершению работы программы. Например, сбой может происходить при вычислении выражения

[math]\displaystyle{ 0.999999999^{-2147483648} }[/math].

Правильный результат [math]\displaystyle{ 8.5632830377708104878252734036038 }[/math] можно получить, изменив показатель степени, например следующим образом:

[math]\displaystyle{ 0.999999999^{-2147483648}=(0.999999999^2)^{-1073741824} }[/math]

или

[math]\displaystyle{ 0.999999999^{-2147483648}=0.999999999^{-2147483647}/0.999999999 }[/math].

Ещё ряд ограничений связан с непродуманной реализацией вычислительных алгоритмов, в результате чего для некоторых значений происходит потеря точности, иногда приводящая к существенным ошибкам. Так, стандартная формула вычисления ареа-синуса при больших по модулю отрицательных значениях аргумента приводит к вычитанию близких чисел и, как следствие, потере значащих цифр результата. Вычислим, например, с помощью калькулятора Windows ареа-синус ([math]\displaystyle{ \operatorname{sinh}^{-1} }[/math]) от числа [math]\displaystyle{ -3,5e+100 }[/math]. Получаем результат [math]\displaystyle{ 149,01606898593917039273345339555 }[/math], не имеющий ничего общего с правильным ответом [math]\displaystyle{ -232,20441944845988170690449821188 }[/math]. В данном случае правильный ответ можно получить, пользуясь свойством нечётности функции: [math]\displaystyle{ \operatorname{arsh}x = -\operatorname{arsh}(-x) }[/math].

Для гиперболического тангенса ([math]\displaystyle{ \operatorname{tanh} }[/math]) некоторые значения аргумента признаются недействительными, хотя на самом деле функция существует и не вызывает переполнение для любых значений аргумента. А именно, при [math]\displaystyle{ x\gt 10000 }[/math] или [math]\displaystyle{ x\lt -1000 }[/math] выдаётся сообщение «Недопустимый ввод». Данное ограничение является необоснованным, так как значения функции для указанных значений аргумента примерно равны [math]\displaystyle{ 1 }[/math] и [math]\displaystyle{ -1 }[/math] соответственно.

Развитие

В Windows 7 реализован значительно обновлённый Калькулятор. В дополнение к Обычному и Инженерному, появились режимы для программистов (Programmer) и статистический (Statistics). В каждом режиме (кроме статистического) ведется история вычислений. Справа от основной панели калькулятора можно открыть панели расчёта разницы между датами, расчёта расхода топлива или платежей по кредиту, конвертации физических величин.

В режиме программиста можно выполнять операции только над целыми числами, а в инженерном режиме нельзя переводить числа из одной системы счисления в другую. Это является существенным недостатком новой версии Калькулятора.

В Windows 8 получил дополнительный Metro-аналог, а в Windows 10 был полноценно заменен на UWP-версию[что?].

29 января 2019 года Microsoft открыла исходный код калькулятора, опубликовав его на GitHub[2] и выпустив дорожную карту его развития[3].

Примечания

  1. ↑ calc.chm Последовательности клавиш для вызова функций
  2. ↑ Microsoft Corporation. Windows Calculator: A simple yet powerful calculator that ships with Windows: Microsoft/calculator (англ.) // GitHub : сайт. — 2019. — 6 March. Архивировано 6 марта 2019 года.
  3. ↑ Microsoft Corporation. Windows Calculator Roadmap (англ.) // GitHub : сайт. — 2019. — 6 March. Архивировано 6 марта 2019 года.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Калькулятор_(Windows)&oldid=8454892