C程序设计 24点小游戏.docx

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C程序设计24点小游戏

1设计内容

有2、3、4、5、6、7、8、9、10、J、Q、K、A共13张牌，编一程序，判断对任意给定的4张牌，能否在进行加、减、乘、除运算后，其运算结果等于24。

其中J按11计算，Q按12计算，K按13计算，A按1计算。

如果能得到结果24，则输出可得到该结果的计算表达式。

若输入数据符合要求，且经过加、减、乘、除运算后，运行结果能得到24，如输入5，5，5，1，则显示可得到该结果的计算表达式，如5*（5-（1/5））。

若输入数据小于1或者大于13或者不是整数时，提示输入错误。

若输入不能运算出24的数据，如1，1，1，1，则显示经过加、减、乘、除运算后，运行结果不能得到24。

2程序设计

2.1存储结构设计

由于要储存的数据不多，主要是储存所输入的4个整数，所以采用一维数组（a[4]）储存。

而计算过程会出现小数，所以数据类型采用浮点型（float）。

2．2主要程序设计

程序采用穷举法，对输入的4个数进行排列，有4！

=24种。

用for来循环，if来判断，算法如下。

for（i=0;i<4;i++）

for（j=0;j<4;j++）

if（j!

=i）

for（k=0;k<4;k++）

if（k!

=j&&k!

=i）

for（l=0;l<4;l++）

if（l!

=i&&l!

=j&&l!

=k）

{calculate（a[i],a[j],a[k],a[l]）;}

用if来判断括号的类型，然后作出不同顺序的运算。

括号有两对，主要有两种类型：

一种是（）（）型，如（a+b）*（c+d）；另一种是（（））型，继续细分又有4种类型，如下a*（b*（c+d）），（a*（b+c））*d，a*（（b+c）*d），（（a+b）*c）*d。

算法如下

if（（!

（i==3&&b==0））&&（!

（j==3&&c==0））&&（!

（k==3&&d==0）））

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;

sum2=arithmetic（j,sum1,c）;

sum3=arithmetic（k,sum2,d）;

}

if（k==2）

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;

sum2=arithmetic（j,c,d）;

sum3=sum1*sum2;

}

if（k==3）

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;

sum2=arithmetic（j,c,d）;

if（sum2!

=0）

{

sum3=sum1/sum2;

}

}

在输入方面，按要求，数据类型是1至13的整数，符合则进行运算，不符合则重新输入。

用if语句来实现，如下

if（a[i]<1||a[i]>13||a[i]!

=int（a[i]））

在输出方面，运算结果等于24就输出，利用调用的参数判断输出形式，有5种：

（a+b）*（c+d），a*（b*（c+d）），（a*（b+c））*d，a*（（b+c）*d），（（a+b）*c）*d。

算法如下：

voidshow（inttype,inti,intj,intk,floata,floatb,floatc,floatd）

{

if（type==1）{

if（j==4||j==5）

{

if（k==4||k==5）

cout<

else

cout<<"（"<

}

elseif（k==4||k==5）

{

cout<

}

else

cout<<"（（"<

}

if（type==2||type==3）

{

cout<<"（"<

}

}

2.3程序流程框图

程序流程框图如图2-3所示：

图2-3

3程序调试

3．1测试用例

开始运行时的页面如图4-1所示：

图4-1

首先，测试程序能不能运算出正确的结果，输入数据6，6，6，6，出现了44组符合要求的解，如图4-2所示。

接着输入数据2，9，7，14，提示输入错误，重新输入2，7，5，13，能得到正确运行结果，如图4-2所示。

输入4，9，11，13，不能运算得到24，显示“你所输入的数，经过四则运算后，不等于24点”，如图4-3所示。

输入5，5，5，1，这组数据要运算得到24，一定会出现小数，因为只有一种运算，即5*（5-1/5），程序显示出正确结果，如图4-4所示。

3.2调试运行结果

程序第一次编译时，有19个错误，都是语法错误，修改后，能通过编译。

第一次运行，并不能输出正确结果，主要原因有两个：

一个是运算符号的穷举次数不对，另一个是4个数的运算先后顺序不对。

其他的错误有除数不能为零，括号的位置不对。

经过修改，调试后，能运算出正确的结果。

3.1运行的结果如图：

图4-2

图4-3

图4-4

图4-5

4心得体会

通过这次课程设计，让我对一个程序的数据结构有更全面更进一步的认识，根据不同的需求，采用不同的数据存储方式，不一定要用栈，二叉树等高级类型，有时用基本的一维数组，只要运用得当，也能达到相同的效果，甚至更佳，就如这次的课程设计题目----计算24点，通过用for的多重循环，结合if判断，舍弃多余的循环，提高了程序的运行效率。

在编写这个程序的过程中，我服习了之前学的基本语法，更加深刻的认识到循环是大部分程序的基本要素。

结合了这学期学的数据结构，分析算法的时间复杂度，不断改进算法，更加巩固了之前学的知识，比以前更能灵活运用。

此次写的程序还有很大的发展空间，可以通过循环，重复输入数据，多次计算24点。

还可以通过设计，让程序能计算出任意结果，不单是24。

在输出方面，为提高运行效率，可以设计只输出一组解。

在输入方面，放宽数据类型，例如，可以运算负数，小数等。

还可以输入多个数，不局限在4个数。

随着数量增加，循环增加，为提高运行效率，可以考虑更改数据类型。

此次课程设计，我受益匪浅，巩固旧知识的同时，学习了新的知识。

更重要的是，它使我对数据结构产生了浓厚的兴趣，对编写程序更有信心。

附件：

源程序清单

#include

#include

intcheck;//标志能否运算出24

floatarithmetic（intflag,floatm,floatn）//进行四则运算

{

switch（flag）//判断运算符号，返回相对应的运算结果

{

case0:

return（m+n）;

case1:

return（m-n）;

case2:

return（m*n）;

case3:

if（n==0）

return10000;//除数为0，则返回10000，使之不能运算出24

else

return（m/n）;

case4:

return（n-m）;

case5:

if（m==0）

return10000;//除数为0，则返回10000，使之不能运算出24

else

return（n/m）;

default:

return0;

}

}

voidshow（inttype,inti,intj,intk,floata,floatb,floatc,floatd）

//利用参数type选择输出形式，利用参数i,j,k确定输出的运算符号

{

charsign[6];//定义运算符号数组

sign[0]='+';

sign[1]='-';

sign[2]='*';

sign[3]='/';

sign[4]='-';//减法不符合交换律

sign[5]='/';//除法不符合交换律

if（type==1）//根据括号的类型做不同的输出

{

if（j==4||j==5）//减法和除法

{

if（k==4||k==5）//a*（b*（c+d））形式

cout<

else//（a*（b+c））*d形式

cout<<"（"<

}

elseif（k==4||k==5）//a*（（b+c）*d）形式

{

cout<

}

else//（（a+b）*c）*d形式

cout<<"（（"<

}

if（type==2||type==3）//（a+b）*（c+d）形式

{

cout<<"（"<

}

}

voidcalculate（floata,floatb,floatc,floatd）//进行加、减、乘、除运算

{

inti,j,k;

floatsum1,sum2,sum3;//储存3次两两运算的结果

for（i=0;i<4;i++）//"+-*/"4个运算符号选3个，有4*4*4=64种

for（j=0;j<6;j++）//3种运算符排列有3!

=6种

for（k=0;k<6;k++）

{

if（（!

（i==3&&b==0））&&（!

（j==3&&c==0））&&（!

（k==3&&d==0）））//括号的类型为（（））

//3为做除法运算的标志，除数为0时，跳过

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;//a，b做以i为标志的运算，然后把值赋给sum1

sum2=arithmetic（j,sum1,c）;//sum1，c做以j为标志的运算，然后把值赋给sum2

sum3=arithmetic（k,sum2,d）;//sum2，d做以k为标志的运算，然后把值赋给sum3

if（fabs（sum3-24）<0.001）//判断能否运算出24，出现小数时，能够包含在内

{

check++;//标志能运算出24

show（1,i,j,k,a,b,c,d）;//输出运算出24的表达式

}

}

if（k==2）//（）*（）

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;//a，b做以i为标志的运算，然后把值赋给sum1

sum2=arithmetic（j,c,d）;//sum1，c做以j为标志的运算，然后把值赋给sum2

sum3=sum1*sum2;

if（fabs（sum3-24）<0.001）//出现小数时，能够包含在内

{

check++;//标志能运算出24

show（2,i,j,k,a,b,c,d）;//输出运算出24的表达式

}

}

if（k==3）//括号的类型为（）（）

{

sum1=arithmetic（i,a,b）;//sum1，c做以j为标志的运算，然后把值赋给sum2

sum2=arithmetic（j,c,d）;//sum1，c做以j为标志的运算，然后把值赋给sum2

if（sum2!

=0）

{

sum3=sum1/sum2;

if（fabs（sum3-24）<0.001）//出现小数时，能够包含在内

{

check++;//标志能运算出24

show（3,i,j,k,a,b,c,d）;//输出运算出24的表达式

}

}

}

}

}

voidmain（）

{

inti,j,k,l,m=0;

floata[4];//储存所输入的4个整数

while（m==0）

{

m=1;

cout<<"请输入4个1--13的整数：

"<

for（i=0;i<4;i++）

{

cin>>a[i];

if（a[i]<1||a[i]>13||a[i]!

=int（a[i]））//判断是否为符合要求的整数

{

if（m!

=0）

{

cout<<"输入错误，请重新输入！

"<

}

m=0;

}

}

}

for（i=0;i<4;i++）//4的排列4!

=24，每中情况调用calculate

for（j=0;j<4;j++）

if（j!

=i）//第2数和第1个数不能重复

for（k=0;k<4;k++）

if（k!

=j&&k!

=i）//第3数和第1，2个数不能重复

for（l=0;l<4;l++）

if（l!

=i&&l!

=j&&l!

=k）//第4数和第1，2，3个数不能重复

{

calculate（a[i],a[j],a[k],a[l]）;//调用calculate函数，进行进行加、减、乘、除运算

}

if（check==0）//不能运算出24

{cout<<"你所输入的数，经过四则运算后，不等于24点"<

}