Solve/calc math text captchas. C# класс для решения текстовых математических каптч.

MathCaptchaSolver.cs

/*
 * Created by SharpDevelop.
 * User: Lord_Alfred
 * Date: 18.01.2019; Updated: 15.07.2019
 * Time: 11:01
 * 
 * To change this template use Tools | Options | Coding | Edit Standard Headers.
 */
using System;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;

namespace ZPMathCaptchaSolver
{
	class Program
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			List<KeyValuePair<string, int>> tests = new List<KeyValuePair<string, int>>() {
				// unknown left
				new KeyValuePair<string, int>(" - 3 = 5", 8),
				new KeyValuePair<string, int>(" + 1 = 6", 5),
				new KeyValuePair<string, int>(" * 2 = 6", 3),
				new KeyValuePair<string, int>(" / 5 = 2", 10),
				// unknown right
				new KeyValuePair<string, int>("8 - = 2", 6),
				new KeyValuePair<string, int>("8 + = 12", 4),
				new KeyValuePair<string, int>("3 * = 6", 2),
				new KeyValuePair<string, int>("8 / = 2", 4),
				// unknown result
				new KeyValuePair<string, int>("5 - 3 = ", 2),
				new KeyValuePair<string, int>("4 + 2 = ", 6),
				new KeyValuePair<string, int>("2 * 4 = ", 8),
				new KeyValuePair<string, int>("6 / 3 = ", 2),
				new KeyValuePair<string, int>("1 ! 2 = ", 1),
				new KeyValuePair<string, int>("6 ? 9 = ", 6),
				new KeyValuePair<string, int>("4 > 1 = ", 4),
				new KeyValuePair<string, int>("1 > 3 = ", 3),
				new KeyValuePair<string, int>("3 < 5 = ", 3),
				new KeyValuePair<string, int>("6 < 2 = ", 2),
				// hard examples
				new KeyValuePair<string, int>(" x 6 =  twenty four", 4),
				new KeyValuePair<string, int>(" x 6 =  twenty-four", 4),
				new KeyValuePair<string, int>(" x 6 =  fifty four", 9),
				new KeyValuePair<string, int>("sixty three—forty-two = ", 21),
				new KeyValuePair<string, int>("× 6 = eighteen", 3),
				new KeyValuePair<string, int>("sixty three—sixty two = ", 1),
				new KeyValuePair<string, int>("forty three—forty-three = ", 0),
				new KeyValuePair<string, int>("forty two+eighty-nine = ", 131),
				new KeyValuePair<string, int>("forty two+eighty-nine = ", 131),
				new KeyValuePair<string, int>("zero one*two = ", 2),
				new KeyValuePair<string, int>("zero / fiftynine = ", 0),
				new KeyValuePair<string, int>("one plus fifty = ", 51),
				new KeyValuePair<string, int>("sixty-two minus sixty-one = ", 1),
				new KeyValuePair<string, int>("six multiply seven = ", 42),
				new KeyValuePair<string, int>("sixty divide twenty = ", 3),
				
				// very hard examples
				//new KeyValuePair<string, int>("sixty - twenty = ", 40),
			};
			
			foreach(KeyValuePair<string, int> test in tests) {
				MathCaptchaSolver s = new MathCaptchaSolver();
				int result = s.Solve(test.Key);
				
				Console.WriteLine(test.Key + " | " + result);
				
				if (result != test.Value) {
					throw new Exception("Тест провалился");
				}
			}
			Console.ReadKey(true);
		}
	}
	
	public class MathCaptchaSolver {
		
		const int is_empty_operand = -1;

		int operand_left  = is_empty_operand;	// ? + 2 = 3
		int operand_right = is_empty_operand;	// 1 + ? = 3
		int operand_result = is_empty_operand;	// 1 + 2 = ?
		string operation = String.Empty;		// 1 ? 2 = 3
		
		string[] valid_operations = {"+", "-", "*", "/", "!", "?", "<", ">"}; // ! - нечётно; ? - чётно; < - меньше; > - больше

		public int Solve(string captcha_string) {
			if (String.IsNullOrEmpty(captcha_string)) {
				throw new Exception("Передана пустая captcha_string");
			}
			
			captcha_string = Normalize(captcha_string);
			Parse(captcha_string);
			ValidateOperands();
			
			int solve_result = FindEmptyOperandAndSolve();
			return solve_result;
		}
		
		private int DoActionWithLeftEmpty(string operation_type, int num_right, int num_result) {
			if (operation_type == "+") {
				return num_result - num_right; // + 1 = 6
			}
			if (operation_type == "-") {
				return num_right + num_result; // - 3 = 5
			}
			if (operation_type == "*") {
				return num_result / num_right;
			}
			if (operation_type == "/") {
				return num_right * num_result; // / 5 = 2
			}
			
			throw new Exception("Такого не может произойти, потому что есть проверка раньше в коде, но компилятору нужно чтоб данный метод возвращал какое-то значение");
		}
		
		private int DoActionWithRightEmpty(string operation_type, int num_left, int num_result) {
			if (operation_type == "+") {
				return num_result - num_left;
			}
			if (operation_type == "-") {
				return num_left - num_result; // 8 - = 2
			}
			if (operation_type == "*") {
				return num_result / num_left;
			}
			if (operation_type == "/") {
				return num_left / num_result; // 8 / = 2
			}
			
			throw new Exception("Такого не может произойти, потому что есть проверка раньше в коде, но компилятору нужно чтоб данный метод возвращал какое-то значение");
		}
		
		private int DoActionWithResultEmpty(string operation_type, int num1, int num2) {
			if (operation_type == "+") {
				return num1 + num2;
			}
			if (operation_type == "-") {
				return num1 - num2;
			}
			if (operation_type == "*") {
				return num1 * num2;
			}
			if (operation_type == "/") {
				return num1 / num2;
			}
			// нечётно
			if (operation_type == "!") {
				if (num1 % 2 != 0) {
					return num1;
				}
				if (num2 % 2 != 0) {
					return num2;
				}
				throw new Exception("Оба числа чётные!");
			}
			// чётно
			if (operation_type == "?") {
				if (num1 % 2 == 0) {
					return num1;
				}
				if (num2 % 2 == 0) {
					return num2;
				}
				throw new Exception("Оба числа нечётные!");
			}
			if (operation_type == "<") {
				if (num1 < num2) {
					return num1;
				} else {
					return num2;
				}
			}
			if (operation_type == ">") {
				if (num1 > num2) {
					return num1;
				} else {
					return num2;
				}
			}
			
			throw new Exception("Такого не может произойти, потому что есть проверка раньше в коде, но компилятору нужно чтоб данный метод возвращал какое-то значение");
		}
		
		private int FindEmptyOperandAndSolve() {
			if (operand_left == is_empty_operand) {
				return DoActionWithLeftEmpty(operation, operand_right, operand_result);
			}
			if (operand_right == is_empty_operand) {
				return DoActionWithRightEmpty(operation, operand_left, operand_result);
			}
			if (operand_result == is_empty_operand) {
				return DoActionWithResultEmpty(operation, operand_left, operand_right);
			}
			
			throw new Exception("Такого не может произойти, потому что есть проверка раньше в коде, но компилятору нужно чтоб данный метод возвращал какое-то значение");
		}
		
		private void ValidateOperands() {
			int[] positions = {operand_left, operand_right, operand_result};
			int count_empty = 0; // empty values is is_empty_operand variable value
			
			foreach (int pos in positions) {
				if (pos == is_empty_operand) {
					count_empty++;
				}
			}
			
			if (count_empty > 1) {
				throw new Exception("Некорректная строка: слишком много неизвестных чисел в исходной строке");
			}
			if (count_empty == 0) {
				throw new Exception("Некорректная строка: разве в этой строке нужно что-то считать?");
			}
		}
		
		private void Parse(string captcha_string) {		
			string tmp = String.Empty;
			
			// parse left
			tmp = GetNextFromString(captcha_string, true);
			if (!String.IsNullOrEmpty(tmp)) {
				operand_left = Convert.ToInt32(tmp);
				captcha_string = captcha_string.Substring(tmp.Length);
			}
			
			// parse operation
			tmp = GetNextFromString(captcha_string, false);
			if (ValidateAction(tmp)) {
				operation = tmp;
				captcha_string = captcha_string.Substring(tmp.Length);
			} else {
				throw new Exception("Некорректная строка: не нашли действие, которое нужно применить к числам");
			}
			
			// parse right
			tmp = GetNextFromString(captcha_string, true);
			if (!String.IsNullOrEmpty(tmp)) {
				operand_right = Convert.ToInt32(tmp);
				captcha_string = captcha_string.Substring(tmp.Length);
			}
			
			// parse '='
			tmp = GetNextFromString(captcha_string, false);
			if (tmp == "=") {
				captcha_string = captcha_string.Substring(tmp.Length);
			} else {
				throw new Exception("Некорректная строка: не нашли символ равно");
			}
			
			// parse result
			tmp = GetNextFromString(captcha_string, true);
			if (!String.IsNullOrEmpty(tmp)) {
				operand_result = Convert.ToInt32(tmp);
				captcha_string = captcha_string.Substring(tmp.Length);
			}
			
			if (!String.IsNullOrEmpty(captcha_string)) {
				throw new Exception("Некорректная строка: после парсинга осталось что-то ещё в хвосте");
			}
		}
		
		private bool ValidateAction(string action) {
			return valid_operations.Contains(action);
		}
		
		private string GetNextFromString(string str, bool is_need_numeric = true) {
			string tmp = String.Empty;
			int len = str.Length;
			
			if (!is_need_numeric) {
				len = 1; // parse only 1 next char (fix "1+=3" example)
			}

			for (int i = 0; i < len; i++) {
				if (IsNumeric(str[i]) == is_need_numeric) {
					tmp = String.Concat(tmp, str[i]);
				} else {
					break;
				}
			}
			
			return tmp;
		}
		
		private bool IsNumeric(char symbol) {
			int tst;
			string symbol_str = Convert.ToString(symbol); // Convert.ToInt32 not throw any exceptions if char is not digit (thus I need use int.TryParse with this conversion)...
			return int.TryParse(symbol_str, out tst);
		}
		
		private string Normalize(string captcha_string) {
			captcha_string = captcha_string.ToLower();
			captcha_string = captcha_string.Replace(" ", "");
			
			List<KeyValuePair<string, string>> replace_data = new List<KeyValuePair<string, string>>() {
				// numbers 11-19 (need be first)
				new KeyValuePair<string, string>("eleven", "11"),
				new KeyValuePair<string, string>("twelve", "12"),
				new KeyValuePair<string, string>("thirteen", "13"),
				new KeyValuePair<string, string>("fourteen", "14"),
				new KeyValuePair<string, string>("fifteen", "15"),
				new KeyValuePair<string, string>("sixteen", "16"),
				new KeyValuePair<string, string>("seventeen", "17"),
				new KeyValuePair<string, string>("eighteen", "18"),
				new KeyValuePair<string, string>("nineteen", "19"),

				// numbers 0-10
				new KeyValuePair<string, string>("zero", "0"),
				new KeyValuePair<string, string>("one", "1"),
				new KeyValuePair<string, string>("two", "2"),
				new KeyValuePair<string, string>("three", "3"),
				new KeyValuePair<string, string>("four", "4"),
				new KeyValuePair<string, string>("five", "5"),
				new KeyValuePair<string, string>("six", "6"),
				new KeyValuePair<string, string>("seven", "7"),
				new KeyValuePair<string, string>("eight", "8"),
				new KeyValuePair<string, string>("nine", "9"),
				new KeyValuePair<string, string>("ten", "10"),
				
				// operations
				new KeyValuePair<string, string>("−", "-"),
				new KeyValuePair<string, string>("—", "-"),
				new KeyValuePair<string, string>("×", "*"),
				new KeyValuePair<string, string>("x", "*"),
				new KeyValuePair<string, string>("plus", "+"),
				new KeyValuePair<string, string>("minus", "-"),
				new KeyValuePair<string, string>("multiply", "*"),
				new KeyValuePair<string, string>("divide", "/"),
			};
			
			// tens -> "десятки"
			List<KeyValuePair<string, string>> replace_tens = new List<KeyValuePair<string, string>>() {
				new KeyValuePair<string, string>("twenty", "20"),
				new KeyValuePair<string, string>("thirty", "30"),
				new KeyValuePair<string, string>("forty", "40"),
				new KeyValuePair<string, string>("fifty", "50"),
				new KeyValuePair<string, string>("sixty", "60"),
				new KeyValuePair<string, string>("seventy", "70"),
				new KeyValuePair<string, string>("eighty", "80"),
				new KeyValuePair<string, string>("ninety", "90"),
				
				// огроменный бл?ть костыль, чтоб код был красив как кот
				// без него сломается; нужен из-за порядка замены чисел 1-9 и 20-90
				new KeyValuePair<string, string>("ty", "0"),
				new KeyValuePair<string, string>("y", "0"),
			};
			
			// заменяем обычные числа
			foreach(KeyValuePair<string, string> data in replace_data) {
				captcha_string = captcha_string.Replace(data.Key, data.Value);
			}
			
			// заменяем "десятки" с хитрыми условиями
			foreach(KeyValuePair<string, string> data in replace_tens) {
				int pos = -1;
				do {
					pos = captcha_string.IndexOf(data.Key);
					
					if (pos != -1) {
						string val = data.Value;
						string key = data.Key;
						
						int end_pos = pos + key.Length - 1;

						if ((end_pos + 1) < captcha_string.Length) {
							if (captcha_string[end_pos + 1] == '-') { // если следующий символ после найденой "десятки" это тире
								val = val.Replace("0", "");
								key = String.Concat(key, "-");
							}
							if (IsNumeric(captcha_string[end_pos + 1])) { // если следующий символ после найденной "десятки" это число
								val = val.Replace("0", "");
							}
						}
						
						captcha_string = ReplaceFirst(captcha_string, key, val);
					}
				} while (pos != -1);
			}
			
			// Console.Write(captcha_string + " << ");
			
			return captcha_string;
		}
		
		private string ReplaceFirst(string text, string search, string replace) {
			int pos = text.IndexOf(search);
			if (pos < 0) {
				return text;
			}
			return text.Substring(0, pos) + replace + text.Substring(pos + search.Length);
		}
	}
}