猜数字(xAxB)游戏的八步以内求解程序

Python代码 : 猜数字游戏的八步以内求解程序

001 #coding=utf-8
002
003 #猜数字游戏8步以内的求解程序
004 #每次给出结果，要求输入xAyB，比如2A0B这样的结果，不分大小写
005 #
006 #解题思路很简单：
007 #1. 生成所有的四位不重复的0-9的数字组合的集合
008 #2. 随便找四个数字，比如0123
009 #3. 根据用户返回结果(xAyB)，砍掉集合里面不符合结果的
010 #4. 根据现有数字组合，猜下一个，主要技术含量在这里：
011 #   a. 贪心算法，每次都找当前步骤里最优的
012 #   b. “最优”的定义：
013 #      b1. 选择一个组合
014 #      b2. 把这个组合和剩下的组合进行匹配，统计xAyB出现的次数，
015 #          比如0A0B出现了10次，1A3B出现了0次等等
016 #      b3. 如果xAyB的所有可能出现的机会最为均等，那么这个选择的“区分度”就很大
017 #          这个可以通过信息量理论进行衡量，也可以简化为通过“最小标准差”来衡量
018 #      b4. 遍历所有组合，找出“区分度”最大的
019 #5. 重复步骤3, 4，直到用户给出4A0B或者集合里面只剩下一个元素
020 #
021
022 #生成所有的四位不重复的0-9的数字组合
023 #  by Leo Jay
024 #  灭掉了所有的判断语句，同时用展开的方法灭掉了set，目前已知最快的
025 #  应该不能更快了，因为这个版本已经没有多余的操作了
026 #其他方法参见：http://www.fayaa.com/code/view/114/
027 def init_set ():
028     ret = []
029     for i in xrange ( 0 , 10 ):
030        for j in xrange ( i + 1 , 10 ):
031            for k in xrange ( j + 1 , 10 ):
032                for l in xrange ( k + 1 , 10 ):
033                    ret . append (( i , j , k , l ))
034                    ret . append (( i , j , l , k ))
035                    ret . append (( i , k , j , l ))
036                    ret . append (( i , k , l , j ))
037                    ret . append (( i , l , j , k ))
038                    ret . append (( i , l , k , j ))
039                    ret . append (( j , i , k , l ))
040                    ret . append (( j , i , l , k ))
041                    ret . append (( j , k , i , l ))
042                    ret . append (( j , k , l , i ))
043                    ret . append (( j , l , i , k ))
044                    ret . append (( j , l , k , i ))
045                    ret . append (( k , i , j , l ))
046                    ret . append (( k , i , l , j ))
047                    ret . append (( k , j , i , l ))
048                    ret . append (( k , j , l , i ))
049                    ret . append (( k , l , i , j ))
050                    ret . append (( k , l , j , i ))
051                    ret . append (( l , i , j , k ))
052                    ret . append (( l , i , k , j ))
053                    ret . append (( l , j , i , k ))
054                    ret . append (( l , j , k , i ))
055                    ret . append (( l , k , i , j ))
056                    ret . append (( l , k , j , i ))
057     return ret
058
059 #对给定的两组数，计算xAyB
060 #不知道能不能更快些
061 def get_match_ab ( target , source ):
062     la , lb = 0 , 0
063     for ( i , t ) in enumerate ( target ):
064         for ( j , s ) in enumerate ( source ):
065             if s == t :
066                 if i == j :
067                     la += 1
068                 else :
069                     lb += 1
070                 #break this loop since we already found match
071                 break
072     return ( la , lb )
073
074 #检查target与source是否符合aAbB
075 def match_guess ( target , source , a , b ):
076     ( la , lb ) = get_match_ab ( target , source )
077     return la == a and lb == b
078
079 #nums: the number_set list to be checked
080 #guess: last guess
081 #a, b: the number of aAbB
082 #@return: the rest number_sets which matche last guess
083 def check_and_remove ( nums , guess , a , b ):
084     rest_nums = []
085     for num_set in nums :
086         if match_guess ( num_set , guess , a , b ):
087             rest_nums . append ( num_set )
088     return rest_nums
089
090 #计算一个选择相对于选择集的“标准差”
091 def calc_standard_deviation ( target , nums ):
092     #a * 10 + b is used to indicate an "a & b" combination
093     ab_map = {}
094     #init ab_map
095     abs = ( 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 10 , 11 , 12 , 13 , 20 , 21 , 22 , 30 , 31 , 40 )
096     for ab in abs :
097         ab_map [ ab ] = 0
098     #let's do the calculation
099     for num_set in nums :
100         ( a , b ) = get_match_ab ( num_set , target )
101         ab_map [ a * 10 + b ] += 1
102     ab_counts = [ ab_map [ ab ] for ab in abs ]
103     total = sum ( ab_counts )
104     avg = float ( total ) / len ( abs )
105     sd = sum ([( abc - avg ) ** 2 for abc in ab_counts ])
106     return sd
107
108 #根据现有集合寻找下一个集合
109 #采用“最小标准差”作为衡量标准
110 def next_guess ( nums ):
111     min_sd = 0
112     min_set = ()
113     touched = False
114     for num_set in nums :
115         sd = calc_standard_deviation ( num_set , nums )
116         if not touched or min_sd > sd :
117             touched =