使用说明
Qalc MCP服务器
一个全面的模型上下文协议（MCP）服务器，将强大的libqalculate计算引擎暴露给LLM代理。此服务器提供高级数学计算功能，包括基本算术、符号数学、单位转换、微积分运算、统计计算等等。
特性
核心数学运算
- 基本算术：标准操作（+、-、*、/、^、mod等）
- 高级功能：三角函数、对数函数、指数函数、双曲线函数
- 复数：完全支持复数运算
- 精确与近似：在精确的符号结果或十进制近似值之间进行选择
单元系统支持
- 综合单位：所有国际单位制、英制单位和许多专业单位
- 自动转换：智能单元转换和尺寸分析
- 货币兑换：实时汇率（可用时）
- 自定义单位：支持用户自定义单位
编号系统
- 多基地：二进制、八进制、十进制、十六进制和自定义基数（2-36）
- 罗马数字：转换为罗马数字符号或从罗马数字符号转换
- 六十进制：支持时间格式和角度测量
- 科学记数法：处理非常大和非常小的数字
符号数学
- 代数运算：展开、分解和简化表达式
- 方程求解：象征性地求解方程式和不等式
- 微积分：导数、积分、极限
- 矩阵运算：矩阵算术、行列式、逆
统计函数
- 描述性统计：平均值、中位数、众数、标准差、方差
- 概率分布：正态分布、二项式分布和其他分布
- 数据分析：支持向量和数据集
高级功能
- 不确定性传播：处理不确定度（±）的测量
- 区间运算：根据数值范围进行计算
- 日期/时间计算：日期算术和时区转换
- 物理常数：访问大量物理常数库
安装
先决条件
此MCP服务器要求在您的系统上安装libqalculate。
macOS（使用Homebrew）
brew install libqalculate
Ubuntu/Debian
sudo apt-get install qalc
视窗
下载自 libcalculate 版本 或者使用像Chocolatey这样的包管理器。
其他系统
请参阅 libqalculate安装指南 为了你的平台。
安装MCP服务器
cd qalc-mcp
pip install -e .
验证安装
测试一切是否正常工作：
python test_qalc.py
运行交互式演示：
python examples.py
用法
该服务器为不同的计算需求提供了15个全面的工具：
核心评估工具
evaluate_expression(expression, timeout=30)
具有丰富格式的通用数学表达式求值。
evaluate_expression("sqrt(32)")
# Output: "sqrt(32) = 4 × √(2) ≈ 5.656854249"
evaluate_expression("5 ft to m")
# Output: "5 feet = 1.524 m"
evaluate_expression("solve x^2 = 9")
# Output: "x² = 9 = (x = 3 or x = -3)"
evaluate_terse(expression, timeout=30)
最小输出以获得干净的数值结果。
evaluate_terse("sqrt(32)")
# Output: "5.656854249"
evaluate_terse("pi")
# Output: "3.141592654"
evaluate_with_options(expression, precision=None, approximation=None, base=None, angle_unit=None, timeout=30)
具有精度、近似模式和格式控制的高级评估。
evaluate_with_options("pi", precision=15)
# Output: "π ≈ 3.14159265358979"
evaluate_with_options("sqrt(2)", approximation="exact")
# Output: "sqrt(2) = √(2)"
evaluate_with_options("255", base=16)
# Output: "255 = 0xFF"
专用计算工具
convert_units(value, target_unit, timeout=30)
通过自动单位识别在任何支持的单位之间进行转换。
convert_units("100 km/h", "mph")
# Output: "100 km/h ≈ 62.137119 mph"
convert_units("25 °C", "°F")
# Output: "25 °C = 77 °F"
convert_units("1 atm", "Pa")
# Output: "1 atm = 101325 Pa"
convert_base(number, target_base, source_base=None, timeout=30)
具有自动格式检测功能的数基转换（基数2-36）。
convert_base("255", 16)
# Output: "255 = 0xFF"
convert_base("0xFF", 10)
# Output: "0xFF = 255"
convert_base("1010", 10, 2)
# Output: "1010₂ = 10"
symbolic_calculation(expression, timeout=30)
代数运算、因式分解、展开和方程求解。
symbolic_calculation("factor x^2-4")
# Output: "x² - 4 = (x - 2)(x + 2)"
symbolic_calculation("expand (x+1)^2")
# Output: "(x + 1)² = x² + 2x + 1"
symbolic_calculation("x^2 + 5x + 6 = 0")
# Output: "x = -2 or x = -3"
calculus_operation(expression, operation, variable="x", timeout=30)
微积分运算：微分和积分。
calculus_operation("x^3", "diff")
# Output: "diff(x³) = 3x²"
calculus_operation("cos(x)", "integrate")
# Output: "integrate(cos(x)) = sin(x) + C"
statistical_calculation(data, operation, timeout=30)
数据集的统计分析。
statistical_calculation("1; 2; 3; 4; 5", "mean")
# Output: "mean([1 2 3 4 5]) = 3"
statistical_calculation("[1, 2, 3, 4, 5]", "stdev")
# Output: "stdev([1 2 3 4 5]) ≈ 1.581"
matrix_vector_operation(expression, timeout=30)
矩阵和向量算术，包括行列式、逆和积。
matrix_vector_operation("det([1, 2; 3, 4])")
# Output: "det([1 2; 3 4]) = -2"
matrix_vector_operation("cross([1, 2, 3], [4, 5, 6])")
# Output: "cross([1 2 3], [4 5 6]) = [-3 6 -3]"
matrix_vector_operation("||[3, 4, 5]||")
# Output: "magnitude([3 4 5]) ≈ 7.071"
programming_mode_calculation(expression, base=16, timeout=30)
使用位运算和基转换进行编程计算。
programming_mode_calculation("0xFF & 0x0F", 16)
# Output: "0xFF & 0xF = 0xF"
programming_mode_calculation("52 << 2", 16)
# Output: "shift(0x52, 0x2) = 0x148"
发现和实用工具
list_functions(search_term=None, timeout=30)
浏览具有可选过滤功能的可用数学函数。
list_functions("sin")
# Lists all trigonometric functions containing "sin"
list_units(search_term=None, timeout=30)
使用可选过滤浏览可用的测量单位。
list_units("meter")
# Lists all units containing "meter"
list_variables(search_term=None, timeout=30)
使用可选筛选浏览可用变量和常量。
list_variables("speed")
# Lists speed-related constants like speed of light
list_prefixes(search_term=None, timeout=30)
浏览可用的单位前缀（千、兆、微等）。
update_exchange_rates(timeout=60)
更新货币汇率以进行准确转换。
表达式语法
基本操作
2 + 3 * 4 # Basic arithmetic
2^3 # Exponentiation
sqrt(16) # Square root
sin(pi/2) # Trigonometric functions
log(100) # Logarithms
单位
5 ft + 2 m # Mixed unit arithmetic
100 km/h to mph # Unit conversion
5 kg * 9.8 m/s^2 # Dimensional analysis
符号数学
(x + y)^2 # Symbolic expressions
solve(x^2 = 9) # Equation solving
factor(x^2 - 4) # Factorization
diff(x^3) # Differentiation
矩阵和向量
[1, 2; 3, 4] # 2x2 matrix
[1, 2, 3] # Vector
det([1,2;3,4]) # Determinant
[1,2] × [3,4] # Vector operations
数字基础
0xFF # Hexadecimal
0b1010 # Binary
52 to hex # Base conversion
统计数据
mean(1; 2; 3; 4; 5) # Semicolon-separated
stdev([1, 2, 3, 4, 5]) # Vector format
错误处理
服务器包括全面的错误处理：
- 超时保护：30秒后计算超时
- 依赖检查：验证libqaculate安装
- 输入验证：验证参数和表达式
- 故障弱化：提供有用的错误消息
高级用法
精度管理
使用 evaluate_with_options 控制计算精度和格式：
# High precision calculations
evaluate_with_options("pi", precision=20)
# Exact symbolic results
evaluate_with_options("sqrt(2)", approximation="exact")
# Base conversions
evaluate_with_options("255", base=16)
# Angle unit control
evaluate_with_options("sin(90)", angle_unit="degrees")
近似模式
exact：强制精确的符号结果（例如，√2，π/4）try_exact：如果可能的话，更喜欢精确，回到小数点approximate：强制十进制近似
数字基础支持
支持从2到36的任何基数，并具有自动格式检测功能：
convert_base("255", 16) # Decimal to hex: "0xFF"
convert_base("0xFF", 10) # Hex to decimal: "255"
convert_base("1010", 10, 2) # Binary to decimal: "10"
编程模式功能
- 比特操作：
&,|,^,~,<<,>> - 多种基本显示格式
- 布尔逻辑运算
- 十六进制、二进制和八进制文字
错误处理和超时
所有工具都包括全面的错误处理：
- 超时保护：计算默认超时30秒
- 依赖性验证：自动libqaculate可用性检查
- 输入验证：参数验证，并显示有用的错误消息
- 故障弱化：无效表达式的有意义错误消息
物理常数和变量
访问以下广泛的图书馆：
- 物理常数:
c（光速），h（普朗克常数），k_e（库仑常数） - 数学常量:
pi,e,golden_ratio - 化学元素:
atom(H; weight)原子量
例子
科学计算
# Kinetic energy calculation
0.5 * 2 kg * (10 m/s)^2 to J
# Gravitational force
G * (mass_earth * mass_moon) / (384400 km)^2
# Wave frequency
c / (550 nm) to Hz
工程应用
# Electrical power
12 V * 2 A to W
# Mechanical advantage
100 lbf * 5 ft to Nm
# Fluid dynamics
0.5 * 1.225 kg/m^3 * (25 m/s)^2 * 2 m^2 to N
财务计算
# Compound interest (if exchange rates available)
1000 USD * (1.05)^10
# Currency conversion
500 EUR to USD
配置
服务器会自动加载libqalculate的默认配置，包括：
- 标准数学函数
- 国际单位制和英制单位
- 物理常数
- 货币汇率（如有）
测试和验证
运行测试套件
使用全面的测试套件验证所有功能：
python test_qalc.py
互动示例
使用演示脚本探索功能：
python examples.py
故障排除
常见问题
-
“找不到qalc命令”
- 安装libqalculate：
brew install libqalculate（macOS）或apt-get install qalc（Ubuntu） - 确保qalc在您的系统PATH中
- 测试：
qalc "2+2"
- 安装libqalculate：
-
超时错误
- 30秒后复杂计算超时（可配置）
- 将复杂表达式分解为更简单的部分
- 代数表达式使用符号模式
-
单位转换错误
- 验证单元名称：
list_units("search_term") - 检查单位拼写和缩写
- 使用正确的单位语法：
5 ft不5ft
- 验证单元名称：
-
表达式分析错误
- 使用括号表示运算符优先级
- 检查函数名称：
list_functions("function_name") - 使用正确的数学语法
-
基础转换问题
- 确保底座在2-36之间
- 使用正确的前缀：
0x对于十六进制，0b二进位 - 检查非十进制输入的源库规范
业绩说明
- 简单计算：<100ms
- 单位转换：<200ms
- 符号操作：1-5秒
- 复杂集成：5-30秒
- 矩阵运算：取决于大小和复杂性
MCP集成
此服务器旨在与MCP兼容的应用程序无缝集成：
- 克劳德桌面：添加到MCP配置中
- 其他MCP客户端：使用标准MCP协议
- 自定义应用程序：通过MCP客户端库集成
MCP配置示例
{
"mcpServers": {
"qalc": {
"command": "python",
"args": ["/path/to/qalc-mcp/qalc.py"],
"env": {}
}
}
}
建筑
服务器在libqalculate上提供了一个干净的抽象层：
- 输入验证：所有参数在处理前都经过验证
- 错误处理：全面的错误捕捉和用户友好的消息
- 超时管理：防止无限计算
- 输出格式化：所有工具的结果一致、可读
贡献
欢迎投稿！需要改进的地方：
- 附加统计功能
- 增强矩阵运算
- 自定义单位定义
- 绘图功能（如果gnuplot可用）
有关计算问题，请参阅 libqalculate文档.
许可证
此MCP服务器实现是在MIT许可证下提供的。Libqalculate本身是根据GPL许可的。
准备好开始了吗？ 安装libqalculate，运行测试套件，并探索示例！
