Calc/main_evaluation_puro.py

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28 KiB
Python

#!/usr/bin/env python3
"""
Motor de Evaluación Algebraico Puro para Calculadora MAV
VERSIÓN UNIFICADA: Un solo parser (sympify) con contexto completo
"""
import re
import sympy as sp
from sympy import symbols, Eq, solve, sympify, latex, simplify
from typing import List, Dict, Any, Optional, Tuple, Union
from dataclasses import dataclass
import logging
try:
from sympy_helper import SympyHelper
HAS_SYMPY_HELPER = True
except ImportError:
HAS_SYMPY_HELPER = False
from type_registry import (
get_registered_base_context,
get_registered_tokenization_patterns,
discover_and_register_types
)
from tl_bracket_parser import BracketParser
@dataclass
class EvaluationResult:
"""Resultado de evaluación simplificado"""
input_line: str
output: str
result_type: str
success: bool
error_message: Optional[str] = None
is_equation: bool = False
is_solve_query: bool = False
class PureAlgebraicEngine:
"""Motor algebraico puro unificado - Un solo parser sympify"""
def __init__(self):
self.logger = logging.getLogger(__name__)
self.equations = [] # Lista de ecuaciones Eq()
self.variables = set() # Variables conocidas
self.symbol_table = {} # Variables del usuario
self.unified_context = {} # Contexto unificado para sympify
self.bracket_parser = BracketParser()
self.tokenization_patterns = [] # Patrones de tokenización
# Cargar tipos personalizados PRIMERO
self._load_custom_types()
# Construir contexto unificado
self._build_unified_context()
self._load_tokenization_patterns()
def _load_custom_types(self):
"""Carga los tipos personalizados desde custom_types/"""
try:
discover_and_register_types("custom_types")
self.logger.debug("Tipos personalizados cargados")
except Exception as e:
self.logger.error(f"Error cargando tipos personalizados: {e}")
def _build_unified_context(self):
"""Construye contexto unificado para sympify con TODOS los componentes"""
# 1. FUNCIONES SYMPY BÁSICAS
sympy_functions = {
'sin': sp.sin, 'cos': sp.cos, 'tan': sp.tan,
'asin': sp.asin, 'acos': sp.acos, 'atan': sp.atan,
'sinh': sp.sinh, 'cosh': sp.cosh, 'tanh': sp.tanh,
'log': sp.log, 'ln': sp.ln, 'exp': sp.exp,
'sqrt': sp.sqrt, 'abs': sp.Abs,
'pi': sp.pi, 'e': sp.E, 'I': sp.I,
'oo': sp.oo, 'inf': sp.oo,
'solve': self._smart_solve,
'Eq': sp.Eq, 'simplify': sp.simplify,
'expand': sp.expand, 'factor': sp.factor,
'diff': sp.diff, 'integrate': sp.integrate,
'Matrix': sp.Matrix, 'symbols': sp.symbols,
'Symbol': sp.Symbol, 'Rational': sp.Rational,
'Float': sp.Float, 'Integer': sp.Integer,
'limit': sp.limit, 'series': sp.series,
'summation': sp.summation, 'product': sp.product,
'binomial': sp.binomial, 'factorial': sp.factorial,
'gcd': sp.gcd, 'lcm': sp.lcm,
'ceiling': sp.ceiling, 'floor': sp.floor,
'Piecewise': sp.Piecewise,
}
# 2. TIPOS PERSONALIZADOS REGISTRADOS (CLAVE PARA INSTANCIACIÓN)
registered_types = get_registered_base_context()
# 3. FUNCIONES DE PLOTTING
try:
from sympy.plotting import plot, plot3d, plot_parametric, plot3d_parametric_line
plotting_functions = {
'plot': plot,
'plot3d': plot3d,
'plot_parametric': plot_parametric,
'plot3d_parametric_line': plot3d_parametric_line,
}
except Exception as e:
self.logger.warning(f"Error cargando funciones de plotting: {e}")
plotting_functions = {}
# 4. COMBINAR TODO EN CONTEXTO UNIFICADO
self.unified_context = {
**sympy_functions,
**registered_types, # IP4, FourBytes, IntBase, etc.
**plotting_functions
}
# 5. VERIFICAR CARGA DE TIPOS PRINCIPALES
required_classes = ['IP4', 'IP4Mask', 'FourBytes', 'IntBase', 'Hex', 'Bin', 'Dec', 'Chr', 'LaTeX']
missing_classes = [cls for cls in required_classes if cls not in self.unified_context]
if missing_classes:
self.logger.warning(f"Clases faltantes en contexto: {missing_classes}")
self.logger.debug(f"Contexto unificado construido: {len(self.unified_context)} elementos")
# Verificar que tipos principales tengan prioridad correcta para álgebra
for name, cls in registered_types.items():
if hasattr(cls, '_op_priority'):
self.logger.debug(f"{name} tiene prioridad: {cls._op_priority}")
def _load_tokenization_patterns(self):
"""Carga los patrones de tokenización dinámicos"""
try:
self.tokenization_patterns = get_registered_tokenization_patterns()
self.logger.debug(f"Patrones de tokenización cargados: {len(self.tokenization_patterns)}")
except Exception as e:
self.logger.error(f"Error cargando patrones de tokenización: {e}")
self.tokenization_patterns = []
def _apply_tokenization(self, line: str) -> str:
"""Aplica tokenización dinámica a la línea de entrada"""
# 1. TOKENIZACIÓN ESPECIAL: _x=? → solve(_x)
variable_solve_pattern = r'([a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*)\s*=\s*\?'
if re.match(variable_solve_pattern, line.strip()):
var_name = re.match(variable_solve_pattern, line.strip()).group(1)
tokenized_line = f"solve({var_name})"
self.logger.debug(f"Tokenización solve: '{line}''{tokenized_line}'")
line = tokenized_line
if not self.tokenization_patterns:
return line
tokenized_line = line
# Ordenar patrones por prioridad (mayor prioridad primero)
sorted_patterns = sorted(self.tokenization_patterns,
key=lambda p: p.get('priority', 0),
reverse=True)
for pattern_info in sorted_patterns:
pattern = pattern_info['pattern']
replacement_func = pattern_info['replacement']
try:
tokenized_line = re.sub(pattern, replacement_func, tokenized_line)
except Exception as e:
self.logger.debug(f"Error aplicando patrón {pattern}: {e}")
continue
if tokenized_line != line:
self.logger.debug(f"Tokenización: '{line}''{tokenized_line}'")
return tokenized_line
def _get_complete_context(self) -> Dict[str, Any]:
"""Obtiene contexto completo incluyendo variables del usuario"""
complete_context = self.unified_context.copy()
complete_context.update(self.symbol_table)
return complete_context
def evaluate_line(self, line: str) -> EvaluationResult:
"""Evalúa una línea de entrada usando sympify unificado"""
line = line.strip()
if not line or line.startswith('#'):
return EvaluationResult(line, "", "comment", True)
try:
# 1. Aplicar tokenización dinámica
tokenized_line = self._apply_tokenization(line)
# Tokenización aplicada silenciosamente
# 2. Preprocesar con bracket parser (legacy)
processed_line = self.bracket_parser.process_expression(tokenized_line)
self.logger.debug(f"Línea procesada: {processed_line}")
# 3. Determinar tipo de entrada
if self._is_solve_shortcut(processed_line):
return self._evaluate_solve_shortcut(processed_line)
elif '=' in processed_line and not self._is_comparison(processed_line):
# Verificar si es una asignación simple (lado izquierdo es variable)
left_side = processed_line.split('=')[0].strip()
if re.match(r'^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$', left_side):
return self._evaluate_assignment(processed_line)
else:
return self._evaluate_equation(processed_line)
else:
return self._evaluate_expression(processed_line)
except Exception as e:
error_msg = f"Error: {type(e).__name__}: {str(e)}"
self.logger.error(f"Error evaluando '{line}': {e}")
return EvaluationResult(line, error_msg, "error", False, str(e))
def _is_solve_shortcut(self, line: str) -> bool:
"""Detecta atajos de resolución como solve(x)"""
return line.startswith('solve(')
def _is_comparison(self, line: str) -> bool:
"""Detecta comparaciones como ==, <=, >=, !="""
comparison_ops = ['==', '<=', '>=', '!=', '<', '>']
return any(op in line for op in comparison_ops)
def _evaluate_solve_shortcut(self, line: str) -> EvaluationResult:
"""Evalúa atajos de resolución"""
try:
if line.startswith('solve('):
# Función solve() - manejar casos especiales primero
# Extraer el contenido dentro de solve()
import re
match = re.match(r'solve\(([^)]+)\)', line)
if match:
var_content = match.group(1).strip()
# Si es una variable simple, usar nuestra lógica mejorada
if re.match(r'^[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*$', var_content):
# Crear símbolo directamente sin usar context para evitar sustitución
var_symbol = sp.Symbol(var_content)
solution_result = self._smart_solve(var_symbol)
output = str(solution_result)
numeric = self._get_numeric_approximation(solution_result)
if numeric and str(solution_result) != str(numeric):
output += f"{numeric}"
return EvaluationResult(line, output, "symbolic", True, is_solve_query=True)
# Para casos más complejos, usar sympify
result = self._evaluate_expression(line)
result.is_solve_query = True
return result
except Exception as e:
error_msg = f"Error en resolución: {str(e)}"
return EvaluationResult(line, error_msg, "error", False, str(e))
def _evaluate_assignment(self, line: str) -> EvaluationResult:
"""Evalúa una asignación manteniendo doble registro"""
try:
# Separar variable = expresión
var_name, expr_str = line.split('=', 1)
var_name = var_name.strip()
expr_str = expr_str.strip()
# Evaluar la expresión del lado derecho
context = self._get_complete_context()
result = sympify(expr_str, locals=context)
# 1. ASIGNACIÓN DIRECTA (para uso inmediato)
self.symbol_table[var_name] = result
# Variable asignada correctamente
# 2. ECUACIÓN IMPLÍCITA (para solve)
var_symbol = sp.Symbol(var_name)
equation = Eq(var_symbol, result)
self.equations.append(equation)
# Añadir símbolo a variables conocidas
self.variables.add(var_symbol)
# Output conciso - mostrar el valor asignado
output = str(result)
# Añadir aproximación numérica si es útil
numeric = self._get_numeric_approximation(result)
if numeric and str(result) != str(numeric):
output += f"{numeric}"
return EvaluationResult(line, output, "assignment", True)
except Exception as e:
error_msg = f"Error en asignación: {str(e)}"
return EvaluationResult(line, error_msg, "error", False, str(e))
def _evaluate_equation(self, line: str) -> EvaluationResult:
"""Evalúa una ecuación y la añade al sistema"""
try:
# Separar left = right
left_str, right_str = line.split('=', 1)
left_str = left_str.strip()
right_str = right_str.strip()
# USAR SYMPIFY UNIFICADO para ambos lados
context = self._get_complete_context()
left_expr = sympify(left_str, locals=context)
right_expr = sympify(right_str, locals=context)
# Crear ecuación
equation = Eq(left_expr, right_expr)
# Añadir al sistema
self.equations.append(equation)
# Extraer variables
eq_vars = equation.free_symbols
self.variables.update(eq_vars)
# Output conciso
output = str(equation)
# Evaluación numérica si es posible
numeric = self._get_numeric_approximation(equation.rhs)
if numeric and str(equation.rhs) != str(numeric):
output += f"{numeric}"
return EvaluationResult(line, output, "equation", True, is_equation=True)
except Exception as e:
error_msg = f"Error en ecuación: {str(e)}"
return EvaluationResult(line, error_msg, "error", False, str(e))
def _evaluate_expression(self, line: str) -> EvaluationResult:
"""Evalúa una expresión usando sympify unificado ÚNICAMENTE"""
try:
# USAR SYMPIFY UNIFICADO - Un solo parser
context = self._get_complete_context()
result = sympify(line, locals=context)
# Nota: Las asignaciones ahora se manejan en _evaluate_assignment
# Simplificar si es expresión SymPy
if hasattr(result, 'simplify'):
result = simplify(result)
output = str(result)
# Añadir aproximación numérica
numeric = self._get_numeric_approximation(result)
if numeric and str(result) != str(numeric):
output += f"{numeric}"
return EvaluationResult(line, output, "symbolic", True)
except Exception as e:
error_msg = f"Error: {str(e)}"
return EvaluationResult(line, error_msg, "error", False, str(e))
def _smart_solve(self, *args, **kwargs):
"""Función solve inteligente que usa nuestro sistema de ecuaciones"""
if not args:
# solve() sin argumentos - resolver todo el sistema
if not self.equations:
return "No hay ecuaciones en el sistema"
try:
all_vars = list(self.variables)
solution = solve(self.equations, all_vars, dict=True)
if solution:
return solution[0] if len(solution) == 1 else solution
else:
return "Sin solución"
except Exception as e:
return f"Error resolviendo sistema: {e}"
elif len(args) == 1 and hasattr(args[0], 'is_Symbol') and args[0].is_Symbol:
# solve(variable) - resolver para una variable específica y auto-aplicar
var_symbol = args[0]
solution_value = self._solve_for_variable(var_symbol)
# Si encontramos una solución, auto-aplicar al sistema
if solution_value != var_symbol:
# Resolver iterativamente para obtener el valor más simplificado
final_value = self._resolve_iteratively(solution_value)
# Auto-aplicar la solución al sistema
self._auto_apply_solution(var_symbol, final_value)
# Verificar que el resultado no sea problemático
if final_value == var_symbol or str(final_value) in ['True', 'False']:
return var_symbol
return Eq(var_symbol, final_value)
else:
# Si no hay solución en las ecuaciones, verificar en symbol_table
var_name = str(var_symbol)
if var_name in self.symbol_table:
value = self.symbol_table[var_name]
final_value = self._resolve_iteratively(value)
return Eq(var_symbol, final_value)
else:
return var_symbol
else:
# solve() con argumentos específicos (múltiples variables, ecuaciones, etc.)
return solve(*args, **kwargs)
def _solve_for_variable(self, var_symbol):
"""Resuelve una variable específica usando el sistema actual"""
if not self.equations:
return var_symbol
try:
# 1. Buscar si la variable tiene asignación directa en symbol_table
var_name = str(var_symbol)
if var_name in self.symbol_table:
# Devolver el valor de la asignación directa
return self.symbol_table[var_name]
# 2. Buscar ecuaciones que contengan esta variable
relevant_eqs = [eq for eq in self.equations if var_symbol in eq.free_symbols]
if relevant_eqs:
# Estrategia 1: Buscar asignación directa
for eq in relevant_eqs:
left_expr = eq.lhs
right_expr = eq.rhs
# Caso directo: variable = expresión
if left_expr == var_symbol:
return right_expr
elif right_expr == var_symbol:
return left_expr
# Estrategia 2: Resolver algebraicamente ecuación por ecuación
for eq in relevant_eqs:
try:
single_solution = solve(eq, var_symbol)
if single_solution and isinstance(single_solution, list) and single_solution:
result = single_solution[0]
if result != var_symbol:
return result
except:
continue
# Estrategia 3: Resolver el sistema completo para obtener expresiones
# en términos de otras variables
try:
# Obtener todas las variables del sistema excepto la que queremos resolver
all_vars = list(self.variables)
other_vars = [v for v in all_vars if v != var_symbol]
if other_vars:
# Intentar resolver el sistema para todas las variables
# esto nos dará expresiones en términos de variables libres
solution = solve(self.equations, all_vars, dict=True)
if solution and var_symbol in solution[0]:
return solution[0][var_symbol]
# Alternativa: resolver en términos de una variable específica
for other_var in other_vars:
try:
# Resolver el sistema dejando other_var como variable libre
vars_to_solve = [v for v in all_vars if v != other_var]
if var_symbol in vars_to_solve:
partial_solution = solve(self.equations, vars_to_solve, dict=True)
if partial_solution and var_symbol in partial_solution[0]:
result = partial_solution[0][var_symbol]
# Verificar que la solución contenga la otra variable
if other_var in result.free_symbols:
return result
except:
continue
except:
pass
# Estrategia 4: Si todo falla, usar la primera ecuación relevante
eq = relevant_eqs[0]
try:
expr_to_solve = eq.lhs - eq.rhs
solution = solve(expr_to_solve, var_symbol)
if solution:
result = solution[0] if isinstance(solution, list) else solution
if result != var_symbol:
return result
except:
pass
# 5. Si nada funciona, devolver la variable tal como está
return var_symbol
except Exception as e:
self.logger.debug(f"Error resolviendo {var_symbol}: {e}")
return var_symbol
def _resolve_iteratively(self, expression, max_iterations=10):
"""Resuelve una expresión iterativamente sustituyendo valores conocidos"""
try:
current_expr = expression
for iteration in range(max_iterations):
# Sustituir valores del symbol_table
substituted = current_expr
# Sustituir cada variable conocida por su valor
for var_name, value in self.symbol_table.items():
var_symbol = sp.Symbol(var_name)
if var_symbol in substituted.free_symbols:
# Resolver recursivamente el valor antes de sustituir
resolved_value = self._resolve_iteratively(value, max_iterations - iteration - 1) if iteration < max_iterations - 1 else value
substituted = substituted.subs(var_symbol, resolved_value)
# Si no hay cambio, hemos terminado
if substituted == current_expr:
break
current_expr = substituted
# Simplificar el resultado
if hasattr(current_expr, 'simplify'):
current_expr = simplify(current_expr)
# Si llegamos a un valor numérico, terminar
if current_expr.is_number:
break
return current_expr
except Exception as e:
self.logger.debug(f"Error en resolución iterativa: {e}")
return expression
def _auto_apply_solution(self, var_symbol, solution_value):
"""Auto-aplica una solución al sistema como si fuera una nueva asignación"""
try:
var_name = str(var_symbol)
# 1. Actualizar symbol_table
self.symbol_table[var_name] = solution_value
# 2. Buscar y actualizar/reemplazar ecuaciones existentes
updated_equations = []
equation_found = False
for eq in self.equations:
if eq.lhs == var_symbol or eq.rhs == var_symbol:
# Reemplazar la ecuación existente
new_eq = Eq(var_symbol, solution_value)
updated_equations.append(new_eq)
equation_found = True
else:
updated_equations.append(eq)
# 3. Si no había ecuación para esta variable, agregar una nueva
if not equation_found:
new_eq = Eq(var_symbol, solution_value)
updated_equations.append(new_eq)
# 4. Actualizar la lista de ecuaciones
self.equations = updated_equations
# 5. Asegurar que la variable esté en el conjunto de variables
self.variables.add(var_symbol)
self.logger.debug(f"Auto-aplicada solución: {var_symbol} = {solution_value}")
except Exception as e:
self.logger.debug(f"Error auto-aplicando solución: {e}")
def _get_numeric_approximation(self, expr) -> Optional[str]:
"""Obtiene aproximación numérica si es posible"""
try:
if hasattr(expr, 'evalf'):
numeric_val = expr.evalf()
# Solo mostrar si es diferente de la forma simbólica
if str(numeric_val) != str(expr):
# Formatear números con precisión razonable
if hasattr(numeric_val, 'is_real') and numeric_val.is_real:
try:
float_val = float(numeric_val)
if abs(float_val) > 1e-10:
return f"{float_val:.6f}".rstrip('0').rstrip('.')
except:
pass
return str(numeric_val)
return None
except:
return None
def clear_context(self):
"""Limpia el contexto de evaluación pero mantiene los tipos base"""
self.equations.clear()
self.variables.clear()
self.symbol_table.clear()
self.logger.info("Contexto limpio")
def get_context_info(self) -> Dict[str, Any]:
"""Información del contexto actual"""
return {
"equations": len(self.equations),
"variables": list(self.variables),
"symbol_table": len(self.symbol_table),
"context_size": len(self.unified_context),
"tokenization_patterns": len(self.tokenization_patterns),
"recent_equations": [str(eq) for eq in self.equations[-5:]]
}
def _get_full_context(self) -> Dict[str, Any]:
"""Obtiene el contexto completo para autocompletado (compatibilidad)"""
return self._get_complete_context()
def get_available_types(self) -> List[str]:
"""Obtiene tipos disponibles (compatibilidad)"""
available_types = []
for name, obj in self.unified_context.items():
if hasattr(obj, '__class__') and hasattr(obj.__class__, '__name__'):
if obj.__class__.__name__ not in ['function', 'builtin_function_or_method']:
available_types.append(name)
return available_types
def reload_types(self):
"""Recarga los tipos dinámicos (compatibilidad)"""
self._load_custom_types()
self._build_unified_context()
self._load_tokenization_patterns()
self.logger.info("Tipos y patrones recargados")
# ========== FUNCIÓN DE EVALUACIÓN DIRECTA ==========
def evaluate_line(line: str, engine: PureAlgebraicEngine = None) -> EvaluationResult:
"""Función de evaluación directa para uso desde otros módulos"""
if engine is None:
engine = PureAlgebraicEngine()
return engine.evaluate_line(line)
# ========== EJEMPLO DE USO ==========
if __name__ == "__main__":
# Demo del motor unificado
engine = PureAlgebraicEngine()
test_lines = [
"a = b + 5", # Ecuación con variables
"b=?", # ✅ Tokenización: b=? → solve(b)
"solve(b)", # ✅ Debería dar: Eq(b, a - 5)
"x = 10", # Asignación directa
"y = x + 3", # Asignación usando variable
"x=?", # ✅ Tokenización: x=? → solve(x)
"solve(x)", # ✅ Debería dar: Eq(x, 10)
"solve()", # Resolver todo el sistema
"ip = IP4(10.1.1.1)",
"ip + 1", # ✅ Aritmética IP con _op_priority
"16#FF + 1", # ✅ Aritmética con IntBase y _op_priority
]
print("=== DEMO MOTOR ALGEBRAICO UNIFICADO ===")
print(f"Tipos personalizados cargados: {len([k for k in engine.unified_context.keys() if k in ['IP4', 'FourBytes', 'IntBase']])}")
print(f"Patrones de tokenización: {len(engine.tokenization_patterns)}")
print()
for line in test_lines:
result = engine.evaluate_line(line)
status = "" if result.success else ""
print(f"{status} {line}{result.output}")
print(f"\nContexto: {engine.get_context_info()}")