qalc MCP

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 >`
- 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

1. **“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"`

1. **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

1. **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`

1. **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

1. **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](https://qalculate.github.io/manual/index.html).

## 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。

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**准备好开始了吗？** 安装libqalculate，运行测试套件，并探索示例！