679. 24 点游戏

本文转载于leetcode官方题解,链接:https://leetcode-cn.com/problems/24-game/solution/24-dian-you-xi-by-leetcode-solution/

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 }

 




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