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每周一道算法题002:四则运算

作者:互联网

问题:

求位于1000~9999,满足如下条件的数: 各位数字间加入四则运算符,也可省略,使得按四则运算计算的结果为原数字的各位数逆序排列。

例如:351 → 3×51 = 153

思路:

遍历1000-9999所有的数字,切分并组合运算符,拼成四则运算的算式然后计算。
4位数中最大的数是9999,他可以被拆成999+9=1008,逆排后不可能等于原数,减法和除法不可能计算出比原数更大的数,所以只需要考虑乘法。

php提供了eval函数,可以很方便的计算,但是需要对数字进行处理,因为08开头的数字会被当作8进制,需要清洗一下。

解答:

php

<?php
$ops = array("*", "");
$opsLen = count($ops);
for ($i = 1000; $i < 9999; $i++) {
    $num = strval($i);
    for ($j = 0; $j < $opsLen; $j++) {
        for ($k = 0; $k < $opsLen; $k++) {
            for ($l = 0; $l < $opsLen; $l++) {
                $str = $num[3] . $ops[$j] . $num[2] . $ops[$k] . $num[1] . $ops[$l] . $num[0];
                $len = strlen($str);
                if ($len > 4) {
                    $str = formatNum($str, $len, $ops);
                    $result = eval('return ' . $str . ';');
                    if ($i == $result) {
                        echo $num . "=" . $str . "\n";
                    }
                }
            }
        }
    }
}

// 格式化数字,以08开头的数字会被php当成8进制处理,必须清洗
function formatNum($str, $len, $ops)
{
    $stack = array();
    $n = '';
    for ($i = 0; $i < $len; $i++) {
        if (!in_array($str[$i], $ops)) {
            $n .= $str[$i];
        } else {
            $stack[] = intval($n);
            $n = '';
            $stack[] = $str[$i];
        }

        // 没有操作符了,就把最后一段数字扔进栈中
        if ($i == $len - 1) {
            $stack[] = intval($n);
        }
    }
    return join($stack, '');
}

结果为:

1395=5*9*31

golang

golang没有提供eval方法,需要自己实现一个四则运算计算函数。并且需要先将中缀表达式先转为后缀表达式(逆波兰)才能方便程序处理。

参考文档:https://wuyin.io/2018/02/04/calculate-math-statement-by-go-stack/

要实现逆波兰,我们需要用到栈,之前的文章里已经实现了,可以直接拿来用
https://blog.51cto.com/ustb80/2419816

main.go

package main

import (
    "./stack"
    "fmt"
    "strconv"
    "strings"
    "unicode"
)

func main() {
    //s := "1+2*3+(4*5+6)*7"
    ////s = "22+24*(12-5)*45+16/4"

    //s := "899*9"
    //r := transCalculation(s)
    //fmt.Println(s, "->", r)
    //
    //result := calculate(r)
    //fmt.Println(result)

    findNum()
}

func findNum() {
    ops := []string{"*", ""}
    opsLen := len(ops)
    for i := 1000; i < 9999; i++ {
        num := strconv.Itoa(i)
        for j := 0; j < opsLen; j++ {
            for k := 0; k < opsLen; k++ {
                for l := 0; l < opsLen; l++ {
                    str := fmt.Sprintf("%s%s%s%s%s%s%s", string(num[3]), ops[j], string(num[2]), ops[k], string(num[1]), ops[l], string(num[0]))
                    expLen := len(str)
                    if expLen > 4 {
                        postExp := transCalculation(str)
                        result := calculate(postExp)
                        if i == result {
                            fmt.Println(str, "->", postExp, " -> ", result)
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

// 计算后缀表达式的值
// 遇到数字就压栈,遇到运算符就取出两个栈顶元素计算并再压栈
func calculate(exp string) int {

    slice := strings.Split(exp, " ")
    expLen := len(slice)
    s := stack.New()
    for i := 0; i < expLen; i++ {
        char := slice[i]

        if digit, err := strconv.Atoi(char); err == nil {
            s.Push(digit)
        } else {
            s1, _ := strconv.Atoi(fmt.Sprintf("%v", s.Pop()))
            s2, _ := strconv.Atoi(fmt.Sprintf("%v", s.Pop()))
            switch char {
            case "+":
                s.Push(strconv.Itoa(s1 + s2))
            case "-":
                s.Push(strconv.Itoa(s1 - s2))
            case "*":
                s.Push(strconv.Itoa(s1 * s2))
            case "/":
                if s2 != 0 {
                    s.Push(strconv.Itoa(s1 / s2))
                }
            }
        }
        //fmt.Println("peek = ",s.Peek())
    }
    result, _ := strconv.Atoi(fmt.Sprintf("%v", s.Peek()))
    return result
}

// 将中缀表达式转为后缀表达式(逆波兰)
func transCalculation(exp string) string {
    opStack := stack.New() // 开启一个运算符堆栈
    expLen := len(exp)     // 表达式长度
    result := ""           // 存放结果

    // 遍历表达式,
    // 遇到数字直接输出
    // 遇到运算符则判断:
    // 1.栈顶运算符优先级更低则入栈,更高或相等则直接输出
    // 2.栈为空、栈顶是 ( 直接入栈
    // 3.运算符是 ) 则将栈顶运算符全部弹出,直到遇见 (
    // 中缀表达式遍历完毕,运算符栈不为空则全部弹出,依次追加到输出
    for i := 0; i < expLen; i++ {
        char := string(exp[i])
        switch char {
        case "":
            continue

        // 数字直接追加至结果
        case "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9":
            // 处理连续数字
            j := i
            digit := ""
            for ; j < expLen && unicode.IsDigit(rune(exp[j])); j++ {
                digit += string(exp[j])
            }
            result += " " + digit
            i = j - 1 // 变更i的值,因为j++多加了一次,需要减掉

        // 左小括号直接入栈
        case "(":
            opStack.Push("(")

        // 右小括号处理
        case ")":
            for opStack.Len() > 0 {
                preNode := fmt.Sprintf("%v", opStack.Peek())

                // 判断栈顶是不是左括号,如果是,就出栈,结束
                if preNode == "(" {
                    opStack.Pop()
                    break
                }
                result += " " + preNode
                opStack.Pop()
            }
        default:
            for opStack.Len() > 0 {
                top := fmt.Sprintf("%v", opStack.Peek())

                // 如果当前运算符的优先级高于栈顶,则将当前的入栈
                // 否则栈顶出栈,当前入栈
                if isOpPrior(char, top) {
                    break
                }
                result += " " + top
                opStack.Pop()
            }
            opStack.Push(char)
        }
    }

    for opStack.Len() > 0 {
        result += fmt.Sprintf(" %v", opStack.Pop())
    }
    return result
}

// 判断运符符优先级
// 如果比栈顶的优先级高,返回true
// 如果是左小括号,返回true
func isOpPrior(op string, top string) bool {
    switch top {
    case "+", "-":
        if op == "*" || op == "/" {
            return true
        }
    case "(":
        return true
    }
    return false
}

结果:

5*9*31 ->  5 9 * 31 *  ->  1395

标签:opStack,string,fmt,四则运算,strconv,002,算法,result,str
来源: https://blog.51cto.com/ustb80/2420288