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你有 4 张写有 1 到 9 数字的牌。你需要判断是否能通过 *,/,+,-,(,) 的运算得到 24。
示例 1:
输入: [4, 1, 8, 7]
输出: True
解释: (8-4) * (7-1) = 24
示例 2:
输入: [1, 2, 1, 2]
输出: False
注意:
除法运算符 / 表示实数除法,而不是整数除法。例如 4 / (1 - 2/3) = 12 。
每个运算符对两个数进行运算。特别是我们不能用 - 作为一元运算符。例如,[1, 1, 1, 1] 作为输入时,表达式 -1 - 1 - 1 - 1 是不允许的。
你不能将数字连接在一起。例如,输入为 [1, 2, 1, 2] 时,不能写成 12 + 12 。
一共有 4 个数和 3 个运算操作,因此可能性非常有限。一共有多少种可能性呢?
首先从 4 个数字中有序地选出 2 个数字,共有4×3=12 种选法,并选择加、减、乘、除 4 种运算操作之一,用得到的结果取代选出的 2 个数字,剩下 3 个数字。
然后在剩下的 3 个数字中有序地选出 2 个数字,共有 3×2=6 种选法,并选择 4 种运算操作之一,用得到的结果取代选出的 2 个数字,剩下 2 个数字。
最后剩下 2 个数字,有 2 种不同的顺序,并选择 4 种运算操作之一。
因此,一共有 12 *4 * 6 * 4 *2 * 4=921612×4×6×4×2×4=9216 种不同的可能性。
可以通过回溯的方法遍历所有不同的可能性。具体做法是,使用一个列表存储目前的全部数字,每次从列表中选出 22 个数字,再选择一种运算操作,用计算
得到的结果取代选出的 2 个数字,这样列表中的数字就减少了 1 个。重复上述步骤,直到列表中只剩下 1个数字,这个数字就是一种可能性的结果,如果结果
等于 24,则说明可以通过运算得到 24。如果所有的可能性的结果都不等于 24,则说明无法通过运算得到 24。实现时,有一些细节需要注意。
除法运算为实数除法,因此结果为浮点数,列表中存储的数字也都是浮点数。在判断结果是否等于 24 时应考虑精度误差,这道题中,误差小于
10 ^−6可以认为是相等。
进行除法运算时,除数不能为 0,如果遇到除数为 0 的情况,则这种可能性可以直接排除。由于列表中存储的数字是浮点数,因此判断除数是否为 0时应考虑精度误差,
这道题中,当一个数字的绝对值小于10 ^−6时,可以认为该数字等于 0。
还有一个可以优化的点。
加法和乘法都满足交换律,因此如果选择的运算操作是加法或乘法,则对于选出的 2 个数字不需要考虑不同的顺序,在遇到第二种顺序时可以不进行运算,直接跳过。
1 class Solution { 2 static final int TARGET = 24; 3 static final double EPSILON = 1e-6; 4 static final int ADD = 0, MULTIPLY = 1, SUBTRACT = 2, DIVIDE = 3; 5 6 public boolean judgePoint24(int[] nums) { 7 List<Double> list = new ArrayList<Double>(); 8 for (int num : nums) { 9 list.add((double) num); 10 } 11 return solve(list); 12 } 13 14 public boolean solve(List<Double> list) { 15 if (list.size() == 0) { 16 return false; 17 } 18 if (list.size() == 1) { 19 return Math.abs(list.get(0) - TARGET) < EPSILON; 20 } 21 int size = list.size(); 22 for (int i = 0; i < size; i++) { 23 for (int j = 0; j < size; j++) { 24 if (i != j) { 25 List<Double> list2 = new ArrayList<Double>(); 26 for (int k = 0; k < size; k++) { 27 if (k != i && k != j) { 28 list2.add(list.get(k)); 29 } 30 } 31 for (int k = 0; k < 4; k++) { 32 if (k < 2 && i > j) { 33 continue; 34 } 35 if (k == ADD) { 36 list2.add(list.get(i) + list.get(j)); 37 } else if (k == MULTIPLY) { 38 list2.add(list.get(i) * list.get(j)); 39 } else if (k == SUBTRACT) { 40 list2.add(list.get(i) - list.get(j)); 41 } else if (k == DIVIDE) { 42 if (Math.abs(list.get(j)) < EPSILON) { 43 continue; 44 } else { 45 list2.add(list.get(i) / list.get(j)); 46 } 47 } 48 if (solve(list2)) { 49 return true; 50 } 51 list2.remove(list2.size() - 1); 52 } 53 } 54 } 55 } 56 return false; 57 } 58 }