#include <LiquidCrystal.h>  // 引入LiquidCrystal函式庫，用於操作LCD顯示器
#include <Keypad.h>         // 引入Keypad函式庫，用於處理鍵盤輸入
#include <Servo.h>          // 引入Servo函式庫，雖然本程式未使用

/* Display */
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7);  // 初始化LCD，指定控制引腳

/* Keypad setup */
const byte KEYPAD_ROWS = 4;               // 定義鍵盤的行數
const byte KEYPAD_COLS = 4;               // 定義鍵盤的列數
byte rowPins[KEYPAD_ROWS] = {5, 4, 3, 2}; // 對應鍵盤的行引腳
byte colPins[KEYPAD_COLS] = {A3, A2, A1, A0}; // 對應鍵盤的列引腳

// 定義鍵盤按鍵佈局
char keys[KEYPAD_ROWS][KEYPAD_COLS] = 
{
  {'1', '2', '3', '+'},
  {'4', '5', '6', '-'},
  {'7', '8', '9', '*'},
  {'.', '0', '=', '/'}
};

// 初始化鍵盤物件
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, KEYPAD_ROWS, KEYPAD_COLS);

uint64_t value = 0; // 全域變數，用於存儲數值

// 顯示啟動畫面
void showSpalshScreen() 
{
  lcd.print("GoodArduinoCode");       // 在第一行顯示固定文字
  lcd.setCursor(3, 1);                // 將游標移到第二行中間
  String message = "Calculator";     // 設定顯示文字
  for (byte i = 0; i < message.length(); i++) 
  {
    lcd.print(message[i]);           // 逐字顯示文字
    delay(50);                       // 每次顯示停頓50毫秒
  }
  delay(500);                        // 停頓0.5秒
}

// 更新游標的顯示效果（閃爍）
void updateCursor() 
{
  if (millis() / 250 % 2 == 0) 
  {      // 每250毫秒檢查一次時間
    lcd.cursor();                    // 開啟游標
  } else 
  {
    lcd.noCursor();                  // 關閉游標
  }
}

// 初始化設定
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);              // 啟動序列埠，波特率設為115200
  lcd.begin(16, 2);                  // 設定LCD為16x2字符顯示

  showSpalshScreen();                // 顯示啟動畫面
  lcd.clear();                       // 清除LCD內容
  lcd.cursor();                      // 啟用游標

  lcd.setCursor(1, 0);               // 將游標移到第一行第二列
}

// 定義全域變數，用於計算
char operation = 0;                  // 儲存目前的運算符號
String memory = "";                 // 儲存運算的第一個數值
String current = "";                // 儲存運算的第二個數值
uint64_t currentDecimal;             // 儲存小數點相關資訊
bool decimalPoint = false;           // 標記是否包含小數點

// 計算函式：根據運算符號執行對應的運算
  double calculate(char operation, double left, double right) 
  {
  switch (operation) 
  {
    case '+': return left + right;   // 加法
    case '-': return left - right;   // 減法
    case '*': return left * right;   // 乘法
    case '/': return left / right;   // 除法
  }
}

// 處理鍵盤輸入
void processInput(char key) 
{
  // 若輸入負號且目前數值為空，設定為負數
  if ('-' == key && current == "") 
  {
    current = "-";
    lcd.print("-");
    return;
  }

  switch (key) 
  {
    case '+':
    case '-':
    case '*':
    case '/':
      if (!operation) 
      {             // 若未設定運算符號
        memory = current;           // 將目前數值儲存為第一數值
        current = "";              // 清空目前數值
      }
      operation = key;              // 儲存運算符號
      lcd.setCursor(0, 1);          // 將游標移到第二行
      lcd.print(key);               // 顯示運算符號
      lcd.setCursor(current.length() + 1, 1); // 調整游標位置
      return;

    case '=':
      float leftNum = memory.toDouble(); // 將第一數值轉為浮點數
      float rightNum = current.toDouble(); // 將第二數值轉為浮點數
      memory = String(calculate(operation, leftNum, rightNum)); // 計算結果
      current = "";               // 清空目前數值
      lcd.clear();                 // 清空LCD
      lcd.setCursor(1, 0);         // 移動游標到第一行第二列
      lcd.print(memory);           // 顯示結果
      lcd.setCursor(0, 1);         // 將游標移到第二行
      lcd.print(operation);        // 顯示運算符號
      return;
  }

  // 防止多次輸入小數點
  if ('.' == key && current.indexOf('.') >= 0) 
  {
    return;
  }

  // 處理數字與小數點輸入
  if ('.' != key && current == "0") 
  {
    current = String(key);         // 如果目前數值為0，取代為輸入值
  } else if (key) 
  {
    current += String(key);        // 追加輸入值
  }

  lcd.print(key);                  // 在LCD上顯示輸入值
}

// 主迴圈：不斷檢查鍵盤輸入
void loop() 
{
  updateCursor();                  // 更新游標顯示

  char key = keypad.getKey();      // 讀取鍵盤輸入
  if (key) 
  {
    processInput(key);             // 處理鍵盤輸入
  }
}