1、本科学生实验报告C+课 程 设 计组长姓名 黄跃武 组长学号 0104024 专 业 软件工程 班级 软件 105 班 实验项目 扑克牌游戏问题 实验类别 综合性实验 指导教师 严军勇 开课学期 2011 至 2012 学年 第一 学期一、 实验设计方案实验名称：扑克牌游戏问题实验时间： 2011-11-122011-11-26实验场地： w101软件环境： VC6.0/Windows XP小组成员姓名与学号：黄强 01040261、实验内容与目的（简单介绍实验内容，说明实验目的）实验目的：实现扑克牌游戏：对于任意的四个 1 到 13 的整数（四张扑克牌） ，求能算出 24 的表达式；运算符有
2、 ()+-*/；若无解则输出相应的信息。实验内容：文件输入（input.txt）输出(output.txt)，输出全部结果；输入输出格式自定。2、实验准备工作（阐述解决问题所涉及的算法思想，至少要画一个算法流程图来说明）算法思想：本实验采用类似于穷举法，结合堆栈来实现的。首先是穷举法的过程，采用+、- 、*、/、 （、 ）使四个数计算成 24，可以将表达式分为 3 种情况：1. 无括号，组成的表达式中只有四个数和三个运算符，总共 7 个字符；2. 有一个括号，组成的表达式中有四个数、三个运算符、一个括号，总共 9 个字符；3. 有两个括号，组成的表达式中有四个数、三个运算符、两个括号，总共 1
3、1 个字符将输入的四个数进行全排列，根据四个数字中有多少个相同数字将全排列后的组数可以分 4 种情况：1. 四个数都不相同，全排列后的种数为 4*3*2*1=24；2. 四个数中有两个相同，全排列后的种数为 4*3*2*1/(2*1)=12；3. 四个数中有三个相同，全排列后的种数为 4*3*2*1/(3*2*1)=4;4. 四个数中有三个相同，全排列后的种数为 4*3*2*1/(4*3*2*1)=4;为避免全排列的中有相同的排列，首先将四个数 24 种全排列存放在二维数组中（sort244） ，此时若属于第 2、3、4 种情况时， sort244中有重复的排列，则利用循环语句将 sort24
4、4中的排列转存至 ZL_sort244（元素初值全为24） ，并用 m 计算二维数组 ZL_sort244中的排列数，下次比较时将 sort 中的元素与 ZL_sort 进行比较，若 sort 中的这种排列与 ZL_sort 中的 24 种排列都不相同，则写入 ZL_sort 中，并成为第 m+1 个元素。处理没有括号的情况，此时需要进行三步运算，运算符的选取方法总共有4*4*4=64 种情况，用一个二维数组 char_sort643存储选取的 64 种运算符。那么表达式的排列有 m*64 种，将这 m*64 种情况存入二维数组 x15368(1536表示 m 取最大值 24 时 m*64=1
5、536,8 表示 4 个数、3 个运算符、# ，#在处理堆栈时应用)，且处理时满足条件则 n+（n 初始值为 0） 。处理一个括号的情况，可以分为（ab）cd、a(bc)d、ab(cd)、(abc)d、a(bcd)五种情况，所有的排列种数为 4*4*4*5 种情况，显然存在许多不必要排列，例如:(a+b)+c+d、(a*b)+c-d、a+(b*c)-d没有必要添加括号，可以当作无括号的情况处理，经过分析之后，总共有 112 种情况。那么表达式的排列有 m*112 种，将这 m*112 种情况存入二维数组 x1268810(2688 表示 m 取最大值 24 时 m*122=2688,10 表示
6、 4 个数、3 个运算符、 （、 ） 、#，# 在处理堆栈时应用)。因为括号分为 5 种情况所以处理时也须将这五种情况一一考虑，且处理时满足条件则w+（w 初始值为 0） ，w 在这 5 种情况中连续使用。处理两个括号时情况，此时只有(ab)(cd)这种情况时括号才有意义，也不和前面的表达式重复，总共有 2*2*2=8 种情况。那么表达式的排列有 m*8 种，将这 m*8种情况存入二维数组 x19212(192 表示 m 取最大值 24 时 m*8=192,12 表示 4个数、3 个运算符、 2 个括号、 #，#在处理堆栈时应用 )，且处理时满足条件则v+（v 初始值为 0） 。利用穷举法已经
7、将所有的表达式给出，此时只需将表达式植入堆栈中进行运算即可。处理堆栈运算首先要建立两个栈类型，一个是整形用来存放数字，一个字符型用来存放运算符；然后创建两个空栈，在字符栈中首先压入字符# ，以便一个表达式执行完后（表达式中最后一个字符为#和首先压入的# 抵消）退出；最后进行表达式的运算，表达式的运算是出栈和入栈的操作：若读入数据为数字，则直接入操作数栈，若读入的数据是字符，则与栈中栈顶元素进行优先级比较，小于则直接入栈，等于则消去栈顶元素，大于则取出操作数栈中的栈顶元素和次栈顶元素进行运算。算法流程图：4 个数全排列：i,j,k,l 取 0-3 中不同的值将 si.sj.sk.sl依次存入二维
8、数组 sortm(0.1.23)中将 sortm0.sortm1.sortm2.sortm3与 ZL_sort 中 0-24 进行比较全部不相同ZL_sortn=sortm,m+，n+m=24否结束是运算符间的优先关系：表达式求值：二、实验步骤、测试与结果分析1、源程序的设计（在此附上源程序（cpp 文件）清单）#include#includeusing namespace std;#define STACK_INIT_SIZE 100 /栈申请分配存储空间的大小#define STACKINCREMENT 10 /栈分配空间不足时增加存储空间int c4; /输入的4个数char s4; /
9、+、-、*、/四种运算符int sort244; /4个数的24种全排列int ZL_sort244; /整理后4个数的全排列char char_sort643; /无括号时运算符排列char x15368; /无括号时表达式排列char x1268810; /一个括号时表达式排列char x219212; /两个括号时表达式排列int i,j,k,l; int m; /整理后4个数的全排列数int n; /无括号时表达式排列数int w; /一个括号时表达式排列数int v; /两个括号时表达式排列数/=24种全排列=void Sort(int h)int count=0; /整形变量计算种
10、类的多少for(i=0;i=S.stacksize) /如果存储空间不足，再次申请S.base=(char *)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(char);if(!S.base) exit(0);S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;*S.top+=e; /插入的元素为新的栈顶元素return 1;/=在数字栈中插入元素=int Push_N(SqStack_N if(!S.base) exit(0);S.top=S.base+S.stacksize;S.s
11、tacksize+=STACKINCREMENT;*S.top+=e;return 1;/=栈顶元素赋值给常数e=int Pop_T(SqStack_T /栈为空e=*-S.top;return 1;int Pop_N(SqStack_N e=*-S.top;return 1;/=取栈顶元素=char GetTop_T(SqStack_T S) char e;if(S.top=S.base) return 0; /栈为空e=*(S.top-1);return e;int GetTop_N(SqStack_N S) int e;if(S.top=S.base) return 0;e=*(S.to
12、p-1);return e;/=运算符优先级=char OP77=, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , E, , , 6|Operator26) exit(0);/不是合法运算符，退出 return OPOperator1Operator2; /返回两运算符的关系/=对两个数进行运算=int Operate(int a,char theta,int b)int s;switch(theta)case +:s=a+b;break;case -:s=a-b;break;case *:s=a*b;break;case /:if(b!=0) s
13、=a/b;else break;return s;/-/=无括号时的组合=void ZL_2sort()/Sort();/ZL_Sort();/ZF_Sort();n=0;for(i=0;i:Pop_T(OPTR,theta);Pop_N(OPND,b);Pop_N(OPND,a);Push_N(OPND,Operate(a,theta,b);break;return GetTop_N(OPND);int main()ofstream outfile(“output.txt“,ios:out);/定义文件流对象，打开output.txt文件if(!outfile) /如果打开文件失败，outf
14、ile返回0值cout“f;if(f=Y|f=y)ofstream output(“input.txt“);if(!output)coutci;for(j=0;j4;j+)if(cj=0)cout“未读到有效数据，请写入数据后再打开本程序。“endl;system(“PAUSE“);return 0;ofstream output(“output.txt“,ios:app);if(!output)cout“文件打开失败！“endl;exit(1);output“endl;num=0;for(i=0;i4;i+)outputci“ “;output“等于24的表达式：“endl;Sort(c);
15、ZL_Sort();ZF_Sort();ZL_2sort();char ch8;/cout“无括号时的解：“endl;for(i=0;in;i+)for(j=0;j8;j+)chj=xij;z=EvaluateExpression(ch);if(z=24)num+;outputnum“.“;for(k=0;k7;k+)if(!In(chk)t=chk-0;outputt;else outputchk;outputendl;ZL_1KSort();char ch110;/cout“一个括号时的解：“endl;for(i=0;iw;i+)for(j=0;j10;j+)ch1j=x1ij;z=Eva
16、luateExpression(ch1);if(z=24)num+;outputnum“.“;for(k=0;k9;k+)if(!In(ch1k)t=ch1k-0;outputt;else outputch1k;outputendl;ZL_2KSort();char ch212;/cout“两个括号时的解：“endl;for(i=0;iv;i+)for(j=0;j12;j+)ch2j=x2ij;z=EvaluateExpression(ch2);if(z=24)num+;outputnum“.“;for(k=0;k11;k+)if(!In(ch2k)t=ch2k-0;outputt;else
17、outputch2k;outputendl;for(i=0;i4;i+)coutci“ “;cout“等于24的表达式共有“num“个解，结果已保存在文件“output.txt”中。“endl;if(num=0) output“无解“endl;output.close();infile.close();system(“PAUSE“);return 0;3、实验现象及结论（应用文字和程序运行的截图说明程序测试现象，并解释结果）在主函数开头创建 output.txt 文件为下面输出作准备，程序运行时创建 input.txt 文件输入 y 或 Y 选择创建 input.txt此时关闭程序，发现在放程
18、序的文件夹中有 input.txt 和 output.txt 文件，在input.txt 文件输入四个数（可多次输入，用 enter 隔开）再次运行程序如果输入的是无效数字则显示没有得到数据4、实验总结（是否成功解决问题，总结实验中最有价值的内容，程序能够在哪些方面进一步改善，自我评价成败得失）本次实验基本上达到了实验目的，我觉得此次实验中让我收获最大的是堆栈的应用，堆栈操作是一个复杂的操作，而且在编程时没有哪里错了计算机并不会提示，所以你必须深入的了解堆栈知识。实验开始时我们没有什么头绪，总觉得脑子里有一个坎，很难翻越。于是开始上网查资料，网上的代码杂七杂八的，我所查阅的资料中没有运行满意的
19、，都有重复；不过我可以得出两点结论：穷举法、递归法。经过一番思考之后，决定用穷举法，虽然办法是笨了点，算法精度也不是很好，但是将数字和运算符结合成表达式进行求值思路开阔，而且堆栈操作在数据结构中有类似代码。但是在穷举法的过程中遇到许多问题：该怎么穷举才不会有重复？括号要有意义怎么办？怎么转换成表达式？怎么压入栈中计算表达式？经过我们的努力，也花了很长时间，终于把这些问题一一解决。在处理堆栈过程中最让我头疼的问题是超过 9 的整数应该怎么入栈？因为将它直接压入栈时程序总是没有反应，查资料后，我们将它分为两部分进行，例如 13=1*10+3代码如下：Pop_N(OPND,e);e=e*10+c-0;Push_N(OPND,e);COUNT+;c=chCOUNT;由于时间等等因素，程序中还有一个问题没有解决，那就是除法的精度损失问题和除法本身的运算问题。例如：5/4*(12+12)是四个数运算等于24的一个解；如果时间允许的话，这方面的问题有待处理。-5、任务分工与组员成绩系数（该内容由组长完成）组长负责设计应该采用的算法和程序的输入与输出，并写实验报告；组员负责调试程序，发现不足之处时和组长讨论后改进程序。组员成绩系数：1.0指导老师评语：得分： 签名：严军勇年 月 日
