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用递归法兑现24点算法的原理?100分

发布时间: 2012-08-15 16:57:17 作者: rapoo

用递归法实现24点算法的原理?100分!
穷举法实现24点算法,很简单,
不知递归法写24点算法怎样,用递归法的24点算法的原理?


[解决办法]
“给定一个小点的输入,完整单步跟踪(同时按Alt+7键查看Call Stack里面从上到下列出的对应从里层到外层的函数调用历史)一遍。”是理解递归函数工作原理的不二法门!
递归函数关注以下几个因素
·退出条件
·参数有哪些
·返回值是什么
·局部变量有哪些
·全局变量有哪些
·何时输出
·会不会导致堆栈溢出

仅供参考
http://topic.csdn.net/u/20120202/11/446d2bd3-e726-4a6e-9533-92dae10358ca.html
[解决办法]
24点算法代码(C语言版本)

int Search(int n, int iGroup)

{

/*~~~~~~~~~~*/

int i, j;

double a, b;

char expa[MAX_LENGTH_OF_EXP];

char expb[MAX_LENGTH_OF_EXP];

/*~~~~~~~~~~*/

if(1 == n)

{

if(fabs(number[iGroup][0] - NUMBER_TO_BE_CAL) <

PRECISION)

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

}

for(i = 0; i < n; i++)

{

for(j = i + 1; j < n; j++)

{

strcpy(expa, expression[i]);

strcpy(expb, expression[j]);

a = number[iGroup][i];

b = number[iGroup][j];



number[iGroup][j] = number[iGroup][n - 1];

strcpy(expression[j], expression[n - 1]);



sprintf(expression[i], "(%s+%s)", expa, expb);

number[iGroup][i] = a + b;



if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}



sprintf(expression[i], "(%s-%s)", expa, expb);

number[iGroup][i] = a - b;

if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}



sprintf(expression[i], "(%s-%s)", expb, expa);

number[iGroup][i] = b - a;

if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}



sprintf(expression[i], "(%s*%s)", expa, expb);

number[iGroup][i] = a * b;

if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}



if(b != 0)

{

sprintf(expression[i], "(%s/%s)", expa, expb);

number[iGroup][i] = a / b;

if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}

}



if(a != 0)

{

sprintf(expression[i], "(%s/%s)", expb, expa);

number[iGroup][i] = b / a;

if(Search(n - 1, iGroup))

{

return 1;

}

}



number[iGroup][i] = a;

number[iGroup][j] = b;

strcpy(expression[i], expa);

strcpy(expression[j], expb);


}

}

return 0;

}



基本原理

基本原理是穷举4个整数所有可能的表达式,然后对表达式求值。



表达式的定义: expression = (expression|number) operator

(expression|number)



因为能使用的4种运算符 + - * / 都是2元运算符,所以本文中只考虑2元运算符



2元运算符接收两个参数,输出计算结果,输出的结果参与后续的计算。



由上所述,构造所有可能的表达式的算法如下:



(1) 将4个整数放入数组中

(2) 在数组中取两个数字的排列,共有 P(4,2) 种排列。对每一个排列,

(2.1) 对 + - * / 每一个运算符,

(2.1.1) 根据此排列的两个数字和运算符,计算结果

(2.1.2) 改表数组:将此排列的两个数字从数组中去除掉,将 2.1.1 计算的结

果放入数组中

(2.1.3) 对新的数组,重复步骤 2

(2.1.4) 恢复数组:将此排列的两个数字加入数组中,将 2.1.1 计算的结果从

数组中去除掉



可见这是一个递归过程。步骤 2 就是递归函数。当数组中只剩下一个数字的时

候,这就是表达式的最终结果,此时递归结束。



在程序中,一定要注意递归的现场保护和恢复,也就是递归调用之前与之后,现

场状态应该保持一致。

在上述算法中,递归现场就是指数组,2.1.2 改变数组以进行下一层递归调用,

2.1.3 则恢复数组,以确保当前递归调用获得下一个正确的排列。



括号 () 的作用只是改变运算符的优先级,也就是运算符的计算顺序。

所以在以上算法中,无需考虑括号。括号只是在输出时需加以考虑。





程序中比较重要的地方解释如下:

(1) int Search(int, int) 就是递归函数. char expression[][] 存放每一步

产生的表达式,最后的输出中要用到。

expression[][] 与 number[][] 类似,也是递归调用的现场,必须在下一层递

归调用前改变、在下一层递归调用后恢复。



(2) number[][] 数组长度只有4。 在 Search() 中,每次取出两个数后,使用

局部变量 a, b 保存这两个数,

同时数组中加入运算结果,并调整数组使得有效的数字都排列在数组前面。

在下一层递归调用后,利用局部变量a, b 恢复整个数组。对 expression[][]

的处理与 number[][] 类似。



(3) 因为 + * 满足交换率而 - / 不满足,所以程序中,从数组生成两个数的

排列,

for (i = 0; i < n; i++) {

for (j = i + 1; j < n; j++) {

其内层循环 j 是从 i+1 -> n,而非从 0->n,因为对于交换率来说,两个数字

的顺序是无所谓的。

当然,循环内部对 - / 做了特殊处理,计算了 a-b b-a a/b b/a 四种情况。



(4) 此程序只求出第一个解。当求出第一个解时,通过层层 return true 返回

并输出结果,然后程序结束。



(5) 以 double 来进行求解,定义精度,用以判断是否为 24 。考虑 (5-1/5)

*5 这个表达式就知道这么做的原因了。



(devil) 输出时,为每个表达式都添加了括号。



(6) 输出时,为每个表达式都添加了括号。



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