24算法

```

from __future__ import division

from itertools import combinations

import re

class Solver:

    # 需要达成的目标结果值

    target = 24

    # 四则运算符号定义,其中,a -- b = b - a,a // b = b / a

    ops = ['+', '-', '*', '/', '--', '//']

    # precise_mode为精准模式,若开启,则减号及除号后开启括号

    def __init__(self, precise_mode=False):

        self.precise_mode = precise_mode

    def solution(self, nums):

        result = []

        groups = self.dimensionality_reduction(self.format(nums))

        for group in groups:

            for op in self.ops:

                exp = self.assemble(group[0], group[1], op)['exp']

                if self.check(exp, self.target) and exp not in result:

                    result.append(exp)

        return [exp + '=' + str(self.target) for exp in result]

    # 对需要处理的数字或表达式组合进行降维,降低到二维

    def dimensionality_reduction(self, nums):

        result = []

        # 如果维数大于2,则选出两个表达式组合成一个,从而降低一个维度,通过递归降低到二维

        if len(nums) > 2:

            for group in self.group(nums, 2):

                for op in self.ops:

                    new_group = [self.assemble(group[0][0], group[0][1], op)] + group[1]

                    result += self.dimensionality_reduction(new_group)

        else:

            result = [nums]

        return result

    # 将两个表达式组合成一个新表达式

    def assemble(self, exp1, exp2, op):

        # 如果运算符为'--'或者'//',则交换数字顺序重新计算

        if op == '--' or op == '//':

            return self.assemble(exp2, exp1, op[0])

        # 如果是乘法,则根据两个表达式的情况加括号

        if op in r'*/':

            exp1 = self.add_parenthesis(exp1)

            exp2 = self.add_parenthesis(exp2)

        if self.precise_mode:

            if op == '-':

                exp2 = self.add_parenthesis(exp2)

            elif op == '/':

                exp2 = self.add_parenthesis(exp2, True)

        exp = self.convert(exp1['exp'] + op + exp2['exp'], op)

        return {'op': op, 'exp': exp}

    # 根据需要为表达式添加相应的括号

    @staticmethod

    def add_parenthesis(exp, is_necessary=False):

        # 如果上一计算步骤的运算符号为加号或减号,则需加括号

        if (is_necessary and not exp['exp'].isdigit()) or exp['op'] in r'+-':

            result = {

                'exp': '(' + exp['exp'] + ')',

                'op': exp['op']

            }

        else:

            result = exp

        return result

    # 检查表达式是否与结果相等,考虑到中间步骤的除法,因此不采用相等判断,而是采用计算值和目标值的绝对值是否符合某个精度

    @staticmethod

    def check(exp, target, precision=0.0001):

        try:

            return abs(eval(exp) - target) < precision

        except ZeroDivisionError:

            return False

    # 将表达式各项重新排序成为等价标准表达式

    @staticmethod

    def convert(exp, op):

        if op in r'+-':

            pattern = r'([\+\-]((\(.+\)|\d+)[\*\/](\(.+\)|\d+)|\d+))'

            exp = '+' + exp

        else:

            pattern = r'([\*\/](\(.+?\)|\d+))'

            exp = '*' + exp


        result = ''.join(sorted([i[0] for i in re.findall(pattern, exp)]))

        if len(result) != len(exp):

            result = exp


        return result[1:]

    # 将输入的数字格式化为字典,数字的运算符号为空格,注意不是空字符

    @staticmethod

    def format(nums):

        return [{'op': ' ', 'exp': str(num)} for num in nums]

    # 对表达式列表进行分组,返回列表,[[[n1, n2], [n3, n4]], [[n1, n3], [n2, n4]], ...]

    @staticmethod

    def group(exp_list, counter):

        # 生成以下标号为元素的列表

        index_list = [i for i in range(len(exp_list))]

        # 以下标号列表取出不重复的组合

        combination = list(combinations(index_list, counter))


        # 使用下标得到原表达式并组成最终的结果数组

        for group1 in combination:

            group2 = list(set(index_list) - set(group1))


            yield [

                [exp_list[g1] for g1 in group1],

                [exp_list[g2] for g2 in group2]

            ]

auto_input = False

if auto_input:

    from numpy import random

    customer_input = random.randint(1, 20, size=4)

else:

    customer_input = list()

    customer_input.append(input('请输入第一个数字:'))

    customer_input.append(input('请输入第二个数字:'))

    customer_input.append(input('请输入第三个数字:'))

    customer_input.append(input('请输入第四个数字:'))

task = Solver()

answer = task.solution(customer_input)

if len(answer) == 0:

    print('No solutions')

else:

    for a in answer:

        print(a)

```

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