(define (pop stack)
 (let ((var (car stack))
               (ret-stack (cdr stack)))
       (values var ret-stack)))

(define (push var stack)
 (append (list var) stack))

(define (dup stack)
 (let ((head (car stack)))
       (append (list head) stack)))

(define (fact x)
 (define (fact-iter n current)
       (if (= n 1)
         current
         (fact-iter (- n 1) (* n current))))
 (fact-iter x 1))

(define (rpn-func func args stack)
 (if (= args 1)
       (let-values (((var stack) (pop stack)))
         (push (func var) stack))
       (let*-values (((var1 stack) (pop stack))
                                 ((var2 stack) (pop stack)))
         (push (func var2 var1) stack))))
;;        (push (func var1 var2) stack))))

(define (insert-into-alist key val alist)
 (let ((mem? (assq key alist)))
       (if mem?
         (update-alist key val alist)
         (append alist (list (cons key val))))))

(define (index-in-alist key alist)
 (let loop ((list (list-copy alist))
                        (index 0))
       (if (= (length list) 0)
         #f
         (let ((list-head-key (car (car list))))
               (if (eq? list-head-key key)
                 index
                 (loop (cdr list) (+ index 1)))))))

(define (update-alist key new-val alist)
 (let ((index (index-in-alist key alist)))
       (list-set! alist index (cons key new-val))
       alist))

(define (run-func sym dict stack)
 (let ((func (assq sym dict)))
       (if func
         ((cdr func) stack dict)
         (begin
               (display "ERROR: symbol not in dictionary: ")
               (display sym)
               (newline)
               stack))))

(define (swap stack)
 (let ((a (car stack))
                (b (cadr stack)))
       (append (list b) (list a) (cddr stack))))

(define init-dict
 (list (cons '$ (lambda (stack dict)
                                  (let-values (((var stack) (pop stack)))
                                        (display var)
                                        (newline)
                                        stack)))
               (cons '+ (lambda (stack dict) (rpn-func + 2 stack)))
               (cons '- (lambda (stack dict) (rpn-func - 2 stack)))
               (cons '* (lambda (stack dict) (rpn-func * 2 stack)))
               (cons '/ (lambda (stack dict) (rpn-func / 2 stack)))
               (cons '% (lambda (stack dict) (rpn-func modulo 2 stack)))
               (cons '! (lambda (stack dict) (rpn-func fact 1 stack)))
               (cons 'dup (lambda (stack dict) (dup stack)))
               (cons 'swap (lambda (stack dict) (swap stack)))
               (cons 'sin (lambda (stack dict) (rpn-func sin 1 stack)))
               (cons 'cos (lambda (stack dict) (rpn-func cos 1 stack)))
               (cons 'tan (lambda (stack dict) (rpn-func tan 1 stack)))
               (cons 'trunc (lambda (stack dict) (rpn-func truncate 1 stack)))
               (cons 'ceil (lambda (stack dict) (rpn-func ceiling 1 stack)))
               (cons 'floor (lambda (stack dict) (rpn-func floor 1 stack)))
               ;; to be added to init-dict
               (cons 'pow (lambda (stack dict) (rpn-func expt 2 stack)))
               (cons 'log_e (lambda (stack dict) (rpn-func log 1 stack)))
               ;; for log second argument is base
               (cons 'log (lambda (stack dict) (rpn-func log 2 stack)))
               (cons 'sqrt (lambda (stack dict) (rpn-func sqrt 1 stack)))
               (cons 'D (lambda (stack dict) (begin (display stack) (newline) stack)))
               (cons 'rot (lambda (stack dict) (let*-values (((var1 stack) (pop stack))
                                                                                         ((var2 stack) (pop stack))
                                                                                         ((var3 stack) (pop stack)))
                                                                 (let* ((stack (push var1 stack))
                                                                                (stack (push var2 stack)))
                                                                       (push var3 stack)))))
               ))

(define (user-func-from-list func)
 (lambda (stack dict)
       (let loop ((func func)
                          (stack stack))
         (if (= (length func) 1)
               (if (number? (car func))
                 (push (car func) stack)
                 (run-func (car func) dict stack))
               (if (number? (car func))
                 (loop (cdr func) (push (car func) stack))
                 (loop (cdr func) (run-func (car func) dict stack)))))))

(define (new-func list dictionary)
 (insert-into-alist (car list) (user-func-from-list (cdr list)) dictionary))

(define funcs-file "your-funcs")

(define (list-as-string list)
 (parameterize ((current-output-port (open-output-string)))
       (write list)
       (get-output-string (current-output-port))))

(define (add-user-func list user-funcs file)
 (let ((func-to-add (list-as-string list)))
       (parameterize ((current-output-port (open-output-file file)))
         (let ((new-user-funcs (string-append user-funcs func-to-add "\n")))
               (display new-user-funcs)
               (close-output-port (current-output-port))
               new-user-funcs))))

(define (load-funcs-from-file-dict file dict)
 (with-input-from-file file
       (lambda ()
         (let loop ((input (read))
                                (dict dict))
               (if (eof-object? input)
                 dict
                 (loop (read) (new-func input dict)))))))

(define (load-funcs-from-file-str file)
 (with-input-from-file file
       (lambda ()
         (let loop ((next-str (read-string 10))
                                (str ""))
               (if (eof-object? next-str)
                 str
                 (loop (read-string 10) (string-append str next-str)))))))

(let loop ((input (read))
                  (stack '())
                  (dict (load-funcs-from-file-dict funcs-file init-dict))
                  (user-funcs (load-funcs-from-file-str funcs-file)))
 (cond
  ((number? input) (loop (read) (push input stack) dict user-funcs))
  ((list? input) (let ((user-funcs (add-user-func input user-funcs funcs-file)))
                                       (loop (read) stack (new-func input dict) user-funcs)))
  ((symbol? input) (loop (read) (run-func input dict stack) dict user-funcs))
  (else (begin
                  (display "ERROR not valid input: ")
                  (display input)
                  (newline)
                  (loop (read) stack dict)))))