题目描述：给定4个整数，数字范围为1~13，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。例如：(9-8)×8×3=24。
代码：
from __future__ import division
from itertools import combinations
import re
class Solver:
# 需要达成的目标结果值
target = 24
# 四则运算符号定义， 其中，a--b=b-a，a//b=b/a；
ops = ['+','-','*','/','--','//']
# precise_mode为精准模式，若开启，则减号及除号后开启括号
def __init__(self, precise_mode=False):
self.precise_mode = precise_mode
def solution(self, nums):
result = []
groups = self.dimensionality_reduction(self.format(nums))
for group in groups:
for op in self.ops:
exp = self.assemble(group[0], group[1], op)['exp']
if self.check(exp, self.target) and exp not in result:
result.append(exp)
return [exp + '=' + str(self.target) for exp in result]
# 对需要处理的数字或表达式组合进行降维， 降低到二维
def dimensionality_reduction(self, nums):
result = []
# 如果维数大于2， 则选出两个表达式组合成一个， 从而降低一个维度， 通过递归降低到二维
if len(nums) > 2:
for group in self.group(nums, 2):
for op in self.ops:
new_group = [self.assemble(group[0][0], group[0][1], op)] + group[1]
result += self.dimensionality_reduction(new_group)
else:
result = [nums]
return result
# 将两个表达式组合成一个新表达式
def assemble(self, exp1, exp2, op):
# 如果运算符为‘--’或者‘//’，则交换数字顺序重新计算
if op == '--' or op == '//':
return self.assemble(exp2, exp1, op[0])
# 如果是乘法，则根据两个表达式的情况加括号
if op in r'*/':
exp1 = self.add_parenthesis(exp1)
exp2 = self.add_parenthesis(exp2)
if self.precise_mode:
if op == '-':
exp2 = self.add_parenthesis(exp2)
elif op == '/':
exp2 = self.add_parenthesis(exp2, True)
exp = self.convert(exp1['exp']+ op + exp2['exp'], op)
return {'op': op, 'exp': exp}
# 根据需要为表达式添加相应的括号
@staticmethod
def add_parenthesis(exp, is_necessary=False):
# 如果上一计算步骤的运算符号为加号或减号，则需要加括号
if (is_necessary and not exp['exp'].isdigit()) or exp['op'] in r'+-':
result = {
'exp': '(' + exp['exp'] +')',
'op': exp['op']
}
else:
result = exp
return result
# 检查表达式是否与结果相等，考虑到中间步骤的除法，因此不采用相等判断，而是采用计算值和目标值的绝对值是否符合某个精度
@staticmethod
def check(exp, target, precision=0.0001):
try:
return abs(eval(exp) - target) < precision
except ZeroDivisionError: # 出现被除数是 0 的情况，返回False
return False
# 将表达式各项重新排序为等价标准表达式
@staticmethod
def convert(exp ,op):
if op in r'+-':
pattern = r'([\+\-]((\(.+\)|\d+)[\*\/](\(.+\)|\d+)|\d+))'
exp = '+' + exp
else:
pattern = r'([\*\/](\(.+?\)|\d+))'
exp = '*' + exp
result = ''.join(sorted([i[0] for i in re.findall(pattern, exp)]))
if len(result) != len(exp):
result = exp
return result[1:]
# 将输入的数字格式为字典，数字的运算符号为空格，注意不是空字符
@staticmethod
def format(nums):
return [{'op': ' ', 'exp': str(num)} for num in nums]
# 对标达式列表进行分组，返回列表，[[[n1, n2],[n3, n4],[[n1,n3],[n2,n4]],...]
@staticmethod
def group(exp_list, counter):
# 生成以下标号为元素的列表
index_list = [i for i in range(len(exp_list))]
# 以下标号列表取出不重复的组合
combination = list(combinations(index_list, counter))
# 使用下标得到原表达式并组成最终的结果数组
for group1 in combination:
group2 = list(set(index_list) - set(group1))
yield [
[exp_list[g1] for g1 in group1],
[exp_list[g2] for g2 in group2]
]
auto_input = False
if auto_input:
from numpy import random
customer_input = random.randint(1, 20, size=4)
else:
customer_input = list()
customer_input.append(input('请输入第一个数字： '))
customer_input.append(input('请输入第二个数字： '))
customer_input.append(input('请输入第三个数字： '))
customer_input.append(input('请输入第四个数字： '))
task = Solver()
answer = task.solution(customer_input)
if len(answer) == 0:
print('No solutions')
else:
for a in answer:
print(a)
代码思路：
