python实现算24的算法

Posted 2020-10-08

1.介绍

　　给定4个整数，数字范围在1-13之间，任意使用 + - * / ( ) ，构造出一个表达式，使得最终结果为24，这就是常见的算24的游戏。本文介绍用Python语言实现的两种方式。
2.实现思路

　　实现输入4个数字的排列组合，这样等于实现了括号的功能，然后使用+ - * /进行组合计算。
　　第一种使用简写的方式，比第二种更好用。
　　第二种按一般的实现思路，加有注释，更易看懂。

3.代码实现

3.1 第一种，使用列表的切片操作实现排列组合，使用异常进行下一次循环。

# encoding=utf-8
a = int(input("请输入第1个数字:"))
b = int(input("请输入第2个数字:"))
c = int(input("请输入第3个数字:"))
d = int(input("请输入第4个数字:"))
list1 = [a, b, c, d]
list2 = []
list3 = []
symbols = ["+", "-", "*", "/"]
class FindException(Exception):
    pass
try:
    for i in range(4):
        one = list1[i]
        list2 = list1[0:i] + list1[i + 1:]
        for j in range(3):
            two = list2[j]
            list3 = list2[0:j] + list2[j + 1:]
            for k in range(2):
                three = list3[k]
                four = (list3[0:k] + list3[k + 1:])[0]
                for s1 in symbols:
                    for s2 in symbols:
                        for s3 in symbols:
                            express = "((one {0} two) {1} three) {2} four".format(s1, s2, s3)
                            if eval(express) == 24:
                                print("(({0} {1} {2}) {3} {4}) {5} {6} = 24".format(one, s1, two, s2, three, s3, four))
                                raise FindException
    print("无法算出")
except FindException:
    pass

3.2 第二种，使用itertools模块实现排列组合，使用变量val1,val2等变量存储中间变量，以达到进行下一次循环的效果。

# encoding=utf-8
# 用你熟悉的程序语言实现 算24 的算法
# 已知4个整数，数字范围在1-13之间，求计算方法（限加减乘除，可带括号），可以计算出24
import itertools  
import copy
a = int(input("请输入第1个数字:"))
b = int(input("请输入第2个数字:"))
c = int(input("请输入第3个数字:"))
d = int(input("请输入第4个数字:"))
inputList = [a, b, c, d]
listAll = []  # 用来存储这个列表数字的排列组合 [[],[],[],[]......]
listSignIndex = []  # 用来存储输出的运算符号顺序下表 0,1,2,3 对应 + - * /
listSign = []  # 用来存储输出的运算符号 + - * /
listSet = list(itertools.permutations(inputList, 4))  # 无序排列组合
for i in listSet:
    listAll.append(list(i))  # 用list()把元组转换成列表
# 把运算符号的下表转换成对应的符号
def changeIndexToSign():
    for i in listSignIndex:  
        if i == 0:
            listSign.append("+")    
        elif i == 1:
            listSign.append("-")
        elif i == 2:
            listSign.append("*")
        elif i == 3:
            listSign.append("/")  
last = []       
def start(): 
    global last   
    while 1:
        for list1 in listAll:
            val = list1[0]
            last = copy.deepcopy(list1)
            for i in range(4):
                if i == 0:
                    val += list1[1]
                elif i == 1:
                    val -= list1[1]
                elif i == 2:
                    val *= list1[1]
                elif i == 3:
                    val /= list1[1]
                val2 = val  # 保存当前的val值 即list1[0] list1[1]运算的值
                for j in range(4):
                    if j == 0:
                        val += list1[2]
                    elif j == 1:
                        val -= list1[2]
                    elif j == 2:
                        val *= list1[2]
                    elif j == 3:
                        val /= list1[2]
                    val1 = val  # 保存当前的val值 即list1[0] list1[1] list[2]运算的值
                    for k in range(4):
                        if k == 0:
                            val += list1[3]
                        elif k == 1:
                            val -= list1[3]
                        elif k == 2:
                            val *= list1[3]
                        elif k == 3:
                            val /= list1[3]
                        if val == 24:
                            listSignIndex.append(i)
                            listSignIndex.append(j)
                            listSignIndex.append(k)
                            changeIndexToSign()
                            return 
                        else:
                            val = val1  # 如果这次循环不行，就把那么把val还置为list1[0] list1[1] list[2]运算的值
                    val = val2  # 如果第3值运算完了没有结束，那么把val还置为list1[0] list1[1]运算的值
                val = list1[0]  # 如果第3，第4 值运算完了没有结束，那么把val还置为list1[0]值                 
start()                                          
listSign.append("");
lastStr = "(("
for i in range(4):
    if i == 1 or i == 2:
        lastStr += str(last[i]) + ")" + listSign[i]
    else:
        lastStr += str(last[i]) + listSign[i] 
print(lastStr)
    

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