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// Checkpoint B: Taschenrechner
// Lösung für Selbsttest nach Modul 3-4
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <math.h>

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// MATHEMATISCHE FUNKTIONEN
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// Grundrechenarten
double add(double a, double b) {
    return a + b;
}

double subtract(double a, double b) {
    return a - b;
}

double multiply(double a, double b) {
    return a * b;
}

double divide(double a, double b, int* error) {
    if (b == 0) {
        *error = 1;
        return 0;
    }
    *error = 0;
    return a / b;
}

// Erweiterte Funktionen
double power(double base, int exp) {
    double result = 1;
    for (int i = 0; i < abs(exp); i++) {
        result *= base;
    }
    if (exp < 0) {
        result = 1 / result;
    }
    return result;
}

// Rekursive Fakultät
long long factorial(int n) {
    // Base Case
    if (n < 0) return -1;  // Fehler
    if (n <= 1) return 1;
    
    // Recursive Case
    return n * factorial(n - 1);
}

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// MENÜ-SYSTEM
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void print_menu() {
    printf("\n╔════════════════════════════════╗\n");
    printf("║      TASCHENRECHNER            ║\n");
    printf("╠════════════════════════════════╣\n");
    printf("║  1. Addition (+)               ║\n");
    printf("║  2. Subtraktion (-)            ║\n");
    printf("║  3. Multiplikation (*)         ║\n");
    printf("║  4. Division (/)               ║\n");
    printf("║  5. Potenz (x^n)               ║\n");
    printf("║  6. Fakultät (n!)              ║\n");
    printf("║  7. Alle Operationen zeigen    ║\n");
    printf("║  0. Beenden                    ║\n");
    printf("╚════════════════════════════════╝\n");
    printf("Wahl: ");
}

void print_result(const char* operation, double a, double b, double result) {
    printf("\n┌────────────────────────────────┐\n");
    printf("│  Ergebnis:                     │\n");
    printf("│  %.2f %s %.2f = %.4f       │\n", a, operation, b, result);
    printf("└────────────────────────────────┘\n");
}

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// EINGABE MIT FEHLERBEHANDLUNG
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double get_number(const char* prompt) {
    double num;
    printf("%s", prompt);
    while (scanf("%lf", &num) != 1) {
        printf("Ungültige Eingabe! Bitte Zahl eingeben: ");
        while (getchar() != '\n');  // Buffer leeren
    }
    return num;
}

int get_int(const char* prompt) {
    int num;
    printf("%s", prompt);
    while (scanf("%d", &num) != 1) {
        printf("Ungültige Eingabe! Bitte ganze Zahl eingeben: ");
        while (getchar() != '\n');
    }
    return num;
}

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// ALLE OPERATIONEN ANZEIGEN
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void demo_all_operations() {
    printf("\n=== Demonstration aller Operationen ===\n\n");
    
    double a = 10, b = 3;
    int error;
    
    printf("Mit a = %.2f, b = %.2f:\n\n", a, b);
    
    printf("Addition:       %.2f + %.2f = %.2f\n", a, b, add(a, b));
    printf("Subtraktion:    %.2f - %.2f = %.2f\n", a, b, subtract(a, b));
    printf("Multiplikation: %.2f * %.2f = %.2f\n", a, b, multiply(a, b));
    
    double div_result = divide(a, b, &error);
    if (!error) {
        printf("Division:       %.2f / %.2f = %.4f\n", a, b, div_result);
    }
    
    printf("Potenz:         %.2f^%d = %.4f\n", a, 3, power(a, 3));
    printf("Fakultät:       %d! = %lld\n", 5, factorial(5));
    
    // Division durch 0 testen
    printf("\nFehlerbehandlung:\n");
    divide(a, 0, &error);
    if (error) {
        printf("Division durch 0 erkannt! Fehlercode: %d\n", error);
    }
}

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// HAUPTPROGRAMM
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int main() {
    printf("╔════════════════════════════════════════════════════════╗\n");
    printf("║     CHECKPOINT B: TASCHENRECHNER (LÖSUNG)            ║\n");
    printf("╚════════════════════════════════════════════════════════╝\n");
    printf("\nFeatures:\n");
    printf("  ✓ Menü-System mit switch-case\n");
    printf("  ✓ Funktionen für jede Operation\n");
    printf("  ✓ Rekursive Fakultät\n");
    printf("  ✓ Fehlerbehandlung (Division durch 0)\n");
    printf("  ✓ Eingabe-Validierung\n\n");
    
    int choice;
    double a, b, result;
    int error;
    bool running = true;
    
    while (running) {
        print_menu();
        
        if (scanf("%d", &choice) != 1) {
            printf("Ungültige Eingabe!\n");
            while (getchar() != '\n');
            continue;
        }
        
        switch (choice) {
            case 0:
                running = false;
                printf("\nAuf Wiedersehen!\n");
                break;
                
            case 1:  // Addition
                a = get_number("Erste Zahl: ");
                b = get_number("Zweite Zahl: ");
                result = add(a, b);
                print_result("+", a, b, result);
                break;
                
            case 2:  // Subtraktion
                a = get_number("Erste Zahl: ");
                b = get_number("Zweite Zahl: ");
                result = subtract(a, b);
                print_result("-", a, b, result);
                break;
                
            case 3:  // Multiplikation
                a = get_number("Erste Zahl: ");
                b = get_number("Zweite Zahl: ");
                result = multiply(a, b);
                print_result("*", a, b, result);
                break;
                
            case 4:  // Division
                a = get_number("Dividend: ");
                b = get_number("Divisor: ");
                result = divide(a, b, &error);
                if (error) {
                    printf("\n⚠ Fehler: Division durch 0 nicht erlaubt!\n");
                } else {
                    print_result("/", a, b, result);
                }
                break;
                
            case 5:  // Potenz
                a = get_number("Basis: ");
                {
                    int exp = get_int("Exponent (Ganzzahl): ");
                    result = power(a, exp);
                    printf("\n┌────────────────────────────────┐\n");
                    printf("│  %.4f ^ %d = %.4f          │\n", a, exp, result);
                    printf("└────────────────────────────────┘\n");
                }
                break;
                
            case 6:  // Fakultät
                {
                    int n = get_int("n (Fakultät von): ");
                    if (n < 0) {
                        printf("\n⚠ Fehler: Fakultät nur für n ≥ 0 definiert!\n");
                    } else if (n > 20) {
                        printf("\n⚠ Fehler: n zu groß (Overflow)! Max: 20\n");
                    } else {
                        long long fact = factorial(n);
                        printf("\n┌────────────────────────────────┐\n");
                        printf("│  %d! = %lld                  │\n", n, fact);
                        printf("└────────────────────────────────┘\n");
                    }
                }
                break;
                
            case 7:  // Demo
                demo_all_operations();
                break;
                
            default:
                printf("\nUngültige Wahl! Bitte 0-7 wählen.\n");
        }
    }
    
    return 0;
}