24点卡牌游戏C++实现

问题描述：
24点游戏是经典的纸牌益智游戏。
常见游戏规则：
从扑克中每次取出4张牌。使用加减乘除，第一个能得出24者为赢。（其中，J代表11，Q代表12，K代表13，A代表1），按照要求编程解决24点游戏。
基本要求：随机生成4个代表扑克牌牌面的数字字母，程序自动列出所有可能算出24的表达式，用擅长的语言（C/C++/Java或其他均可）实现程序解决问题。
1.程序风格良好(使用自定义注释模板)
2.列出表达式无重复。
提高要求：用户初始生命值为一给定值（比如3），初始分数为0。随机生成4个代表扑克牌牌面的数字或字母，由用户输入包含这4个数字或字母的运算表达式（可包含括号），如果表达式计算结果为24则代表用户赢了此局。
1. 程序风格良好(使用自定义注释模板)
2.使用计时器要求用户在规定时间内输入表达式，如果规定时间内运算正确则加分，超时或运算错误则进入下一题并减少生命值（不扣分）。
3.所有成绩均可记录在TopList.txt文件中。

算法分析

一、采用srand()和rand()配合使用随机生成1~13之间的四个数字，分别为a,b,c,d将4个整数放入数组num[ ]中

二、在字符数组中存入 +– * / – -/运算符，分别对应flag的0，1，3，4，5。因为除法和减法不存在交换律，所以定义了反除和反减。

三、将用户输入的4个数字与4个运算符进行穷举组合排列，以构成多种不同的表达式，计算每一种表达式的值。

四、若表达式计算结果为24，则输入该表达式，程序运行结果输出所有可能性的排列组合

程序代码

//   +  -   *   /   --  -/
//  0   1   2   3   4   5
#include <iostream>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
#define random(a,b) (rand() % (b-a+1))+ a  //random的宏定义，便于rand（）的计算
int calculate(float a,float b,float c,float d);  //24点计算函数
float myF(int flag,float m,float n);
void myPrint(int type,int i,int j,int k,float a,float b,float c,float d);int temp=0;
int main()
{int i,j,k,t,again,res,flag;float num[4]; //用于存放四个数字srand((int)time(0));  // 产生随机种子  把0换成NULL也行for (int i = 0; i < 4; i++){num[i]= random(1, 13);    //生成1-13间四个随机数存入num数组中cout<<num[i]<<" "<<endl;}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 (t=0;t<4;t++)if (t!=i && t!=j && t!=k)        //循环对四个数字的计算进行组合{res=calculate(num[i],num[j],num[k],num[t]);}if (res==0)printf ("\nNo answer\n");return 0;
}int calculate(float a,float b,float c,float d)
{int i,j,k;float sum1,sum2,sum3;for (i=0;i<4;i++)for (j=0;j<6;j++)for (k=0;k<6;k++){if ((!(i==3 && b==0)) && (!(j==3 && c==0)) && (!(k==3 && d==0))){sum1=myF(i,a,b);   //  (((a#b)#c)#d)sum2=myF(j,sum1,c);sum3=myF(k,sum2,d);if (fabs(sum3-24)<0.1){temp++;  //type==1myPrint(1,i,j,k,a,b,c,d);   //类型1的输出}}if (k==2){sum1=myF(i,a,b);  //(a#b)*(c#d)sum2=myF(j,c,d);sum3=sum1*sum2;if (fabs(sum3-24)<0.1){temp++;myPrint(2,i,j,k,a,b,c,d);}}if (k==3){sum1=myF(i,a,b);   //（a#b）/(c#d)sum2=myF(j,c,d);if (sum2!=0){sum3=sum1/sum2;if (fabs(sum3-24)<0.1){temp++;myPrint(3,i,j,k,a,b,c,d);}}}}if (temp==0)        //没有能计算出24点的结果return 0;elsereturn 1;
}float myF(int flag,float m,float n)   //判断运算符功能
{if (flag==0)return (m+n);if (flag==1)return (m-n);if (flag==2)return (m*n);if (flag==3)if (n==0)return 30000;elsereturn (m/n);if (flag==4)      //反减return (n-m);if (flag==5)     //反除if (m==0)return 30000;elsereturn (n/m);return 0;
}void myPrint(int type,int i,int j,int k,float a,float b,float c,float d)
{char sigle[6];sigle[0]='+';sigle[1]='-';sigle[2]='*';sigle[3]='/';sigle[4]='-';sigle[5]='/';if (type==1){if(j==4 || j==5){if (k==4 || k==5)printf("%2.0f %c (%2.0f %c (%2.0f %c %2.0f)) =24\n",d,sigle[k],c,sigle[j],a,sigle[i],b);elseprintf("(%2.0f %c (%2.0f %c %2.0f)) %c %2.0f =24\n",c,sigle[j],a,sigle[i],b,sigle[k],d);}else if (k==4 || k==5){printf("%2.0f %c ((%2.0f %c %2.0f) %c %2.0f) =24\n",d,sigle[k],a,sigle[i],b,sigle[j],c);}elseprintf("((%2.0f %c %2.0f) %c %2.0f) %c %2.0f =24\n",a,sigle[i],b,sigle[j],c,sigle[k],d);}if (type==2 || type==3){printf("(%2.0f %c %2.0f) %c (%2.0f %c %2.0f) =24\n",a,sigle[i],b,sigle[k],c,sigle[j],d);}
}

概要设计

概要设计
一、主函数程序流程图

二、Calculate函数流程图

calculat函数对四个数字a，b，c，d进行穷举，对每一种的运算结果进行判断，若等于24则该表达式是结果之一。

三、myF函数流程图

myF函数通过形参得到的flag值进行判断，从而进行相应的运算。

调试

测试
一、测试一：随机数产生测试
测试代码：

srand((int)time(0));  // 产生随机种子  把0换成NULL也行
for (int i = 0; i < 4; i++){num[i]= random(1, 13);    //生成1-13间四个随机数存入num数组中}

测试结果：

可以看到，程序成功的生成了四个随机数，并且由于srand函数产生随机种子使得每次都可成功产生完全随机的数字。
二、测试主程序输出结果
测试代码：

int main()
{int i,j,k,t,again,res,flag;float num[4]; //用于存放四个数字srand((int)time(0));  // 产生随机种子  把0换成NULL也行for (int i = 0; i < 4; i++){num[i]= random(1, 13);    //生成1-13间四个随机数存入num数组中cout<<num[i]<<" "<<endl;}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 (t=0;t<4;t++)if (t!=i && t!=j && t!=k)        //循环对四个数字的计算进行组合{res=calculate(num[i],num[j],num[k],num[t]);}if (res==0)printf ("\nNo answer\n");return 0;
}

测试结果：

程序成功将系统随机生成的数字1，3，5，13进行了穷举，列出了所有可能的表达式，根据验证，输出结果正确。

三、测试无法组成24点的数据

经过多次运行，对于系统随机生成的8，7，12，10这四个数据，无法组成24点，程序输出No answer运行正确。

心得体会

对于此次程序的编写，考虑到的因素较多，在没有思路的初期在网上借鉴了相关的算法思路，对题目的要求进行了分析，对需要的程序模块进行了分解，细化了问题的解法。使得程序的编写变得更为简单，同时学会了在c++中利用srand以及rand函数生成随机数的方法，更加深刻的认识到了程序设计的标准以及流程方法。对以后的学习打下基础。

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