sam-api/app/Helpers/SafeMathEvaluator.php

<?php

namespace App\Helpers;

use InvalidArgumentException;

/**
 * eval() 없이 산술 수식을 안전하게 계산하는 평가기
 *
 * Shunting-yard 알고리즘으로 중위 표기법 → 후위 표기법(RPN) 변환 후 계산
 * 지원: 숫자, +, -, *, /, %, (, ), 단항 마이너스
 */
class SafeMathEvaluator
{
    private const OPERATORS = ['+', '-', '*', '/', '%'];

    private const PRECEDENCE = [
        '+' => 2,
        '-' => 2,
        '*' => 3,
        '/' => 3,
        '%' => 3,
        'UNARY_MINUS' => 4,
    ];

    /**
     * 산술 수식을 계산하여 float 반환
     */
    public static function calculate(string $expression): float
    {
        $expression = trim($expression);

        if ($expression === '') {
            return 0;
        }

        $tokens = self::tokenize($expression);

        if (empty($tokens)) {
            return 0;
        }

        $rpn = self::toRPN($tokens);

        return self::evaluateRPN($rpn);
    }

    /**
     * 비교식을 평가하여 bool 반환
     * 예: "3000 <= 6000", "100 == 100", "5 > 3 && 2 < 4"
     */
    public static function compare(string $expression): bool
    {
        $expression = trim($expression);

        // && 논리 AND 처리
        if (str_contains($expression, '&&')) {
            $parts = explode('&&', $expression);

            foreach ($parts as $part) {
                if (! self::compare(trim($part))) {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }

        // || 논리 OR 처리
        if (str_contains($expression, '||')) {
            $parts = explode('||', $expression);

            foreach ($parts as $part) {
                if (self::compare(trim($part))) {
                    return true;
                }
            }

            return false;
        }

        // 비교 연산자 추출 (2문자 먼저 검사)
        $operators = ['>=', '<=', '!=', '==', '>', '<'];

        foreach ($operators as $op) {
            $pos = strpos($expression, $op);
            if ($pos !== false) {
                $left = self::calculate(substr($expression, 0, $pos));
                $right = self::calculate(substr($expression, $pos + strlen($op)));

                return match ($op) {
                    '>=' => $left >= $right,
                    '<=' => $left <= $right,
                    '!=' => $left != $right,
                    '==' => $left == $right,
                    '>' => $left > $right,
                    '<' => $left < $right,
                };
            }
        }

        // 비교 연산자가 없으면 수치를 boolean으로 평가
        return (bool) self::calculate($expression);
    }

    /**
     * 수식 문자열을 토큰 배열로 분리
     */
    private static function tokenize(string $expression): array
    {
        $tokens = [];
        $len = strlen($expression);
        $i = 0;

        while ($i < $len) {
            $char = $expression[$i];

            // 공백 건너뛰기
            if ($char === ' ' || $char === "\t") {
                $i++;

                continue;
            }

            // 숫자 (정수, 소수)
            if (is_numeric($char) || ($char === '.' && $i + 1 < $len && is_numeric($expression[$i + 1]))) {
                $num = '';
                while ($i < $len && (is_numeric($expression[$i]) || $expression[$i] === '.')) {
                    $num .= $expression[$i];
                    $i++;
                }
                $tokens[] = ['type' => 'number', 'value' => (float) $num];

                continue;
            }

            // 괄호
            if ($char === '(') {
                $tokens[] = ['type' => 'lparen'];
                $i++;

                continue;
            }

            if ($char === ')') {
                $tokens[] = ['type' => 'rparen'];
                $i++;

                continue;
            }

            // 연산자
            if (in_array($char, self::OPERATORS)) {
                // 단항 마이너스 판별: 맨 앞이거나, 앞이 연산자 또는 여는 괄호인 경우
                if ($char === '-') {
                    $isUnary = empty($tokens)
                        || $tokens[count($tokens) - 1]['type'] === 'operator'
                        || $tokens[count($tokens) - 1]['type'] === 'lparen';

                    if ($isUnary) {
                        $tokens[] = ['type' => 'operator', 'value' => 'UNARY_MINUS'];
                        $i++;

                        continue;
                    }
                }

                $tokens[] = ['type' => 'operator', 'value' => $char];
                $i++;

                continue;
            }

            throw new InvalidArgumentException("허용되지 않는 문자: '{$char}' (위치 {$i})");
        }

        return $tokens;
    }

    /**
     * 중위 표기법 토큰 → 후위 표기법(RPN) 변환 (Shunting-yard)
     */
    private static function toRPN(array $tokens): array
    {
        $output = [];
        $operatorStack = [];

        foreach ($tokens as $token) {
            if ($token['type'] === 'number') {
                $output[] = $token;

                continue;
            }

            if ($token['type'] === 'operator') {
                $op = $token['value'];
                $prec = self::PRECEDENCE[$op] ?? 0;

                while (! empty($operatorStack)) {
                    $top = end($operatorStack);
                    if ($top['type'] === 'lparen') {
                        break;
                    }
                    $topPrec = self::PRECEDENCE[$top['value']] ?? 0;

                    // 단항 연산자는 오른쪽 결합
                    if ($op === 'UNARY_MINUS') {
                        if ($topPrec > $prec) {
                            $output[] = array_pop($operatorStack);
                        } else {
                            break;
                        }
                    } else {
                        // 이항 연산자는 왼쪽 결합 (같은 우선순위면 먼저 pop)
                        if ($topPrec >= $prec) {
                            $output[] = array_pop($operatorStack);
                        } else {
                            break;
                        }
                    }
                }

                $operatorStack[] = $token;

                continue;
            }

            if ($token['type'] === 'lparen') {
                $operatorStack[] = $token;

                continue;
            }

            if ($token['type'] === 'rparen') {
                while (! empty($operatorStack) && end($operatorStack)['type'] !== 'lparen') {
                    $output[] = array_pop($operatorStack);
                }
                if (empty($operatorStack)) {
                    throw new InvalidArgumentException('괄호 불일치: 여는 괄호 없음');
                }
                array_pop($operatorStack); // 여는 괄호 제거

                continue;
            }
        }

        while (! empty($operatorStack)) {
            $top = array_pop($operatorStack);
            if ($top['type'] === 'lparen') {
                throw new InvalidArgumentException('괄호 불일치: 닫는 괄호 없음');
            }
            $output[] = $top;
        }

        return $output;
    }

    /**
     * 후위 표기법(RPN) 계산
     */
    private static function evaluateRPN(array $rpn): float
    {
        $stack = [];

        foreach ($rpn as $token) {
            if ($token['type'] === 'number') {
                $stack[] = $token['value'];

                continue;
            }

            if ($token['type'] === 'operator') {
                $op = $token['value'];

                // 단항 마이너스
                if ($op === 'UNARY_MINUS') {
                    if (empty($stack)) {
                        throw new InvalidArgumentException('수식 오류: 단항 마이너스 피연산자 없음');
                    }
                    $stack[] = -array_pop($stack);

                    continue;
                }

                // 이항 연산자
                if (count($stack) < 2) {
                    throw new InvalidArgumentException('수식 오류: 피연산자 부족');
                }

                $right = array_pop($stack);
                $left = array_pop($stack);

                $stack[] = match ($op) {
                    '+' => $left + $right,
                    '-' => $left - $right,
                    '*' => $left * $right,
                    '/' => $right != 0 ? $left / $right : throw new InvalidArgumentException('0으로 나눌 수 없음'),
                    '%' => $right != 0 ? fmod($left, $right) : throw new InvalidArgumentException('0으로 나눌 수 없음'),
                    default => throw new InvalidArgumentException("알 수 없는 연산자: {$op}"),
                };
            }
        }

        if (count($stack) !== 1) {
            throw new InvalidArgumentException('수식 오류: 결과가 하나가 아님');
        }

        return (float) $stack[0];
    }
}