【华为OJ】【107-24点运算】

【华为OJ】【算法总篇章】

【华为OJ】【107-24点运算】

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题目描述

计算24点是一种扑克牌益智游戏，随机抽出4张扑克牌，通过加(+)，减(-)，乘(*), 除(/)四种运算法则计算得到整数24，
本问题中，扑克牌通过如下字符或者字符串表示，其中，小写joker表示小王，大写JOKER表示大王：
3 4 5 6 7 8 9 10 J Q K A 2 joker JOKER
本程序要求实现：输入4张牌，输出一个算式，算式的结果为24点。
详细说明：
1.运算只考虑加减乘除运算，没有阶乘等特殊运算符号，友情提醒，整数除法要当心；
2.牌面2~10对应的权值为2~10, J、Q、K、A权值分别为为11、12、13、1；
3.输入4张牌为字符串形式，以一个空格隔开，首尾无空格；如果输入的4张牌中包含大小王，则输出字符串“ERROR”，表示无法运算；
4.输出的算式格式为4张牌通过+-*/四个运算符相连，中间无空格，4张牌出现顺序任意，只要结果正确；
5.输出算式的运算顺序从左至右，不包含括号，如1+2+3*4的结果为24
6.如果存在多种算式都能计算得出24，只需输出一种即可，如果无法得出24，则输出“NONE”表示无解。

输入描述

输入4张牌为字符串形式，以一个空格隔开，首尾无空格；

输出描述

如果输入的4张牌中包含大小王，则输出字符串“ERROR”，表示无法运算；

输入例子

A A A A

输出例子

NONE

算法实现

import java.util.Scanner;

/**
* Author: 王俊超
* Date: 2016-05-06 07:35
* CSDN: http://blog.csdn.net/derrantcm * Github: https://github.com/Wang-Jun-Chao * Declaration: All Rights Reserved !!!
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
Scanner scanner = new Scanner(Main.class.getClassLoader().getResourceAsStream("data2.txt"));
while (scanner.hasNextLine()) {
String input = scanner.nextLine();
System.out.println(solve(input));
}

scanner.close();
}

/**
* 进行24点运算，假设输入的牌都是合法的
*
* @param input 输入的牌
* @return 结果
*/
private static String solve(String input) {

// 有王
if (input.contains("joker") || input.contains("JOKER")) {
return "ERROR";
}

String[] parts = input.split("(\\s)+");

// 不是四个牌
if (parts.length != 4) {
return "ERROR";
}

// 将牌转换成数字
int[] ints = new int[parts.length];
for (int i = 0; i < ints.length; i++) {
ints[i] = convert(parts[i]);
}

String[] r = {""};
boolean result = point24(ints, r);

// 有结果
if (result) {
return r[0];

}

return "ERROR";
}

/**
* 4个[1, 13]的能否通过加减乘除，得到数字为24
*
* @param opd 四个元素的数组
* @param r   用于保存结果
* @return true，可以组成24，false不可以组成24
*/
private static boolean point24(int[] opd, String[] r) {

char[] opt = new char[opd.length - 1];
char[] all = {'+', '-', '*', '/'};
return point24(opd, opt, all, 0, r);
}

/**
* @param opd 操作数
* @param opt 用于计算的操作符
* @param all 可以使用的全部操作符
* @param n   当前处理的数
* @param r   用于保存表达式结果
* @return true，计算的值为24，false，计算的值不是24
*/
private static boolean point24(int[] opd, char[] opt, char[] all, int n, String[] r) {

// 处理最后一个数字
if (n == opd.length - 1) {
if (calculate(opd, opt, r)) {
return true;
}
} else {
for (int i = n; i < opd.length; i++) {
int temp = opd
;
opd
= opd[i];
opd[i] = temp;
for (char a : all) {
opt
= a;
boolean find = point24(opd, opt, all, n + 1, r);
if (find) {
return true;
}
}

//  现场还原
temp = opd
;
opd
= opd[i];
opd[i] = temp;
}
}

return false;
}

/**
* 计算值
*
* @param opd 操作数
* @param opt 操作符
* @param r   保存结果表达式
* @return true，结果为24，false结果不是24
*/
private static boolean calculate(int[] opd, char[] opt, String[] r) {

double v = opd[0];
for (int i = 0; i < opt.length; i++) {
v = calculate(v, opd[i + 1], opt[i]);
}

boolean eq = Math.abs(v - 24) < 0.0000001;

if (eq) {
r[0] = convert(opd[0]);
for (int i = 0; i < opt.length; i++) {
r[0] = r[0] + opt[i] + convert(opd[i + 1]);
}
}

return eq;
}

/**
* 将牌转换成对应的数值
*
* @param s 牌
* @return 数值
*/
private static int convert(String s) {

if (s.length() == 1) {
char c = s.charAt(0);
if (c >= '2' && c <= '9') {
return c - '0';
}

switch (c) {
case 'J':
return 11;
case 'Q':
return 12;
case 'K':
return 13;
case 'A':
return 1;
default:
// do nothing
}

} else {
switch (s) {
case "10":
return 10;
default:
// do nothing
}
}

throw new RuntimeException("参数错误：" + s + "，只能输入[2, 10]、J、Q、K、A");
}

/**
* 将数值转换成牌
*
* @param i 数值
* @return 牌
*/
private static String convert(int i) {
if (i >= 2 && i <= 10) {
return "" + i;
}

switch (i) {
case 1:
return "A";
case 11:
return "J";
case 12:
return "Q";
case 13:
return "K";
default:
// do nothing
}

throw new RuntimeException("参数错误:" + i + "，牌值[1, 13]的整数");
}

/**
* 表达式求值
*
* @param a   操作数一
* @param b   操作数二
* @param opt 操作符
* @return 运算结果
*/
private static double calculate(double a, double b, int opt) {
switch (opt) {
case '+':
return a + b;
case '-':
return a - b;
case '*':
return a * b;
case '/':
return a / b;
default:
// do nothing
}

throw new RuntimeException("参数错误：" + ((char) opt) + "计算操作只支持加(+)、减(-)、*(乘)、除(、)");
}

}