‫مهندسی محاسبات مالی در دات‌نت؛ الگوها، چالش‌ها و راهکارهای پیاده‌سازی سیستم‌های بانکی

چکیده: دقت محاسباتی، یکپارچگی داده‌ها و اعتبارسنجی مقادیر ورودی، سه رکن اساسی معماری نرم‌افزارهای بانکی و فین‌تک (FinTech) هستند. خطاهای کوچک عددی که در سیستم‌های عمومی ناچیز انگاشته می‌شوند، در سیستم‌های مالی به دلیل ماهیت تجمعی و مقیاس بالا، می‌توانند به کسری تراز، مغایرت‌های مالی سنگین و ریسک‌های امنیتی منجر شوند. این مقاله به بررسی عمیق چالش‌های محاسباتی پرتکرار در سیستم‌های مالی—از جمله خطای ممیز شناور (IEEE 754)، روش‌های استهلاک وام و اثر تجمعی گردکردن، الگوریتم‌های اعتبارسنجی داده‌های هویتی و پرداختی (Luhn و IBAN Mod-97)، راهکارهای توزیع باقی‌مانده (Remainder Distribution) و مدیریت انواع داده‌های پولی (تومان/ریال)—می‌پردازد. همچنین، راهکارهای عملیاتی و الگوهای مدرن در اکوسیستم مایکروسافت دات‌نت برای حل ساختاری این مسائل ارائه شده است.

// رفتار ممیز شناور باینری در مقایسه با دسیمال
double d1 = 0.1;
double d2 = 0.2;
Console.WriteLine(d1 + d2 == 0.3); // False: 0.30000000000000004

decimal m1 = 0.1m;
decimal m2 = 0.2m;
Console.WriteLine(m1 + m2 == 0.3m); // True

public sealed record AmortizationRow(int Month, decimal Payment, decimal Principal, decimal Interest, decimal RemainingBalance);

public static class LoanService
{
    public static List<AmortizationRow> CalculateSchedule(decimal loanAmount, decimal annualRate, int months)
    {
        var schedule = new List<AmortizationRow>(months);
        decimal monthlyRate = annualRate / 12m;
        
        // محاسبه قسط اسمی به فرمول مستمری ماهانه
        decimal factor = (decimal)Math.Pow((double)(1 + monthlyRate), months);
        decimal nominalPayment = Math.Round(loanAmount * (monthlyRate * factor) / (factor - 1), 0, MidpointRounding.AwayFromZero);
        
        decimal balance = loanAmount;

        for (int m = 1; m <= months; m++)
        {
            decimal interest = Math.Round(balance * monthlyRate, 0, MidpointRounding.AwayFromZero);
            bool isLastMonth = (m == months);

            // در ماه آخر قسط تعدیل می‌شود تا مانده دقیقاً صفر شود
            decimal actualPayment = isLastMonth ? (balance + interest) : nominalPayment;
            decimal principal = actualPayment - interest;
            balance -= principal;

            schedule.Add(new AmortizationRow(m, actualPayment, principal, interest, balance));
        }

        return schedule;
    }
}

decimal value = 2.5m;

// گردکردن به نزدیک‌ترین عدد زوج (رفتار پیش‌فرض دات‌نت)
decimal bankers = Math.Round(value, 0, MidpointRounding.ToEven); // خروجی: 2

// گردکردن به دور از صفر
decimal standard = Math.Round(value, 0, MidpointRounding.AwayFromZero); // خروجی: 3

public static class MoneyDistribution
{
    /// <summary>
    /// تقسیم دقیق مبلغ به کوچک‌ترین واحد صحیح پولی و تخصیص باقیمانده
    /// </summary>
    public static long[] SplitExact(long totalAmountInRials, int sharesCount)
    {
        if (sharesCount <= 0)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(sharesCount), "تعداد سهم‌ها باید بزرگتر از صفر باشد.");

        long baseShare = totalAmountInRials / sharesCount;
        long remainder = totalAmountInRials % sharesCount;

        long[] result = new long[sharesCount];
        for (int i = 0; i < sharesCount; i++)
        {
            // توزیع ۱ ریال اضافه تا اتمام باقیمانده
            result[i] = (i < remainder) ? (baseShare + 1) : baseShare;
        }

        return result;
    }
}

public static class LuhnValidator
{
    public static bool IsValidCardNumber(ReadOnlySpan<char> cardNumber)
    {
        // پالایش کاراکترهای فاصله یا خط فاصله در صورت وجود
        Span<int> digits = stackalloc int[cardNumber.Length];
        int digitCount = 0;

        foreach (char c in cardNumber)
        {
            if (char.IsDigit(c))
            {
                digits[digitCount++] = c - '0';
            }
            else if (!char.IsWhiteSpace(c) && c != '-')
            {
                return false;
            }
        }

        if (digitCount != 16) return false;

        int sum = 0;
        bool shouldDouble = false;

        // پردازش از راست به چپ
        for (int i = digitCount - 1; i >= 0; i--)
        {
            int digit = digits[i];
            if (shouldDouble)
            {
                digit *= 2;
                if (digit > 9)
                    digit -= 9;
            }

            sum += digit;
            shouldDouble = !shouldDouble;
        }

        return (sum % 10) == 0;
    }
}

public static class IbanValidator
{
    public static bool IsValidIban(string? rawIban)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(rawIban)) return false;

        string iban = rawIban.Replace(" ", "").ToUpperInvariant();

        // طول استاندارد شبای ایران ۲۶ کاراکتر است و با کد کشور آغاز می‌شود
        if (iban.Length != 26 || !iban.StartsWith("IR")) return false;

        // انتقال ۴ کاراکتر اول به انتهای رشته
        string rearranged = string.Concat(iban.AsSpan(4), iban.AsSpan(0, 4));

        int remainder = 0;

        foreach (char c in rearranged)
        {
            if (char.IsDigit(c))
            {
                remainder = (remainder * 10 + (c - '0')) % 97;
            }
            else if (char.IsAsciiLetterUpper(c))
            {
                int numericValue = c - 'A' + 10;
                // حروف به صورت دو رقمی جایگزین می‌شوند (۱۰ تا ۳۵)، لذا در ۱۰۰ ضرب می‌گردد
                remainder = (remainder * 100 + numericValue) % 97;
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }

        return remainder == 1;
    }
}

public readonly struct Money : IEquatable<Money>, IComparable<Money>
{
    private readonly long _rials;

    private Money(long rials) => _rials = rials;

    public static Money FromRials(long rials) => new(rials);
    public static Money FromTomans(long tomans) => new(tomans * 10);

    public long InRials => _rials;
    public decimal InTomans => _rials / 10m;

    public static Money operator +(Money a, Money b) => new(a._rials + b._rials);
    public static Money operator -(Money a, Money b) => new(a._rials - b._rials);

    public bool Equals(Money other) => _rials == other._rials;
    public int CompareTo(Money other) => _rials.CompareTo(other._rials);
    public override string ToString() => $"{InTomans:N0} تومان ({InRials:N0} ریال)";
}