【コピペOKです】テンパズルをプログラムを使って解決する方法【Python】

こんにちは、さすを(@sasuwo0409)です。

先日、電車の中でこのような広告を見つけました。

四則演算のみを用いて下記の４つの数字で１０を作ることはできますか。

1,3,3,7

また、任意の0～9の４つの数字で、上記同様の10を作る問いが与えられたとき、その解放を出力するプログラムを作ることはできますか。

エンジニアデザイナー募集

URBAN HACKS TOKYU CORPORATION

今回の記事では、この4つの数字を四則演算のみで10にする「テンパズル」をプログラム言語のPythonを使って解決していきたいと思います。

サンプルコードも載せているので、実際に試してみることも可能です。

それでは本文をどうぞ。

困っている人

テンパズルを解決できるプログラムを作ってみたいな。

サンプルコードも欲しいし、分かりやすく解説もしてほしい。。

さすを

この悩みを解決します！

【Python】機械学習の始め方【完全初心者向け】

「機械学習って何？」「機械学習を学ぶにはどうすればいいの？」「機械学習を学んで便利なものをつくりたい！」と思ってはいませんか？この記事は、現役エンジニアの筆者が、機械学習の始め方を詳しく紹介しています。機械学習のスキルを身に着ける手順を知りたい方は必見です。

sasuwo.org

2023.04.03

【コピペOKです】テンパズルをプログラムを使って解決する方法【Python】

今回はGoogle Colaboratory上でプログラムを動かしていきます。

Google Colaboratoryの使い方については「【3分で解決！】Google Colaboratoryの使い方【無料ですぐにPythonを使えます】」で解説しているので、参考にしてみてください。

テンパズルを解決するプログラム

Pythonを使ったテンパズルを解決するプログラムはこちらです。

import itertools
import sys

def is_make10(num):

    #入力した4つの数字の順番の組み合わせ
    nums = [x for x in itertools.permutations(num)]

    #符号の組み合わせ
    opers = set([y for z in itertools.combinations_with_replacement("+-*/",3)
      for y in itertools.permutations(z,3)])

    #計算式パターンのモデル
    models = ["({a}{x}{b}){y}({c}{z}{d})",
             "(({a}{x}{b}){y}{c}){z}{d}",
             "{a}{x}({b}{y}({c}{z}{d}))",
             "({a}{x}({b}{y}{c})){z}{d}",
             "{a}{x}(({b}{y}{c}){z}{d})"]

    #テンパズルを作れるか調査
    for num in nums:
      for oper in opers:
        for model in models:
          try:
            tmp = model.format(a = num[0], b = num[1],
                                 c = num[2],d = num[3],
                                 x = oper[0],y = oper[1],
                                 z = oper[2])
            if eval(tmp) == 10:
              list_box.append(tmp)

           #0で割った時のエラー回避
          except ZeroDivisionError:
            continue
            

#テンパズルを作れた計算式を格納する配列
list_box = []

try:
  print('4つの整数(0以上)を入力してください！')
  print('1つ目の整数(0以上)')
  num_1 = int(input())
  if num_1 < 0 or num_1 > 9:
    print("0から9の整数を入力してください。")
    sys.exit()
  print('2つ目の整数(0以上)')
  num_2 = int(input())
  if num_2 < 0 or num_2 > 9:
    print("0から9の整数を入力してください。")
    sys.exit()
  print('3つ目の整数(0以上)')
  num_3 = int(input())
  if num_3 < 0 or num_3 > 9:
    print("0から9の整数を入力してください。")
    sys.exit()
  print('4つ目の整数(0以上)')
  num_4 = int(input())
  if num_4 < 0 or num_4 > 9:
    print("0から9の整数を入力してください。")
    sys.exit()

except ValueError:
    print("エラー：数字以外や小数を入力しないでください。")
    sys.exit()

num = str(num_1) + str(num_2) + str(num_3) + str(num_4)

print("あなたが選んだ4つの数字は["+ str(num_1)+ "," + str(num_2)+ "," + str(num_3)+ "," + str(num_4) + "]です。")

is_make10(num)

if len(list_box) == 0:
  print("あなたが選んだ4つの数字では10を作ることはできません。")

else:
  print("テンパズルの候補を表示します。")
  print(set(list_box))

print("処理が完了しました。")

さすを

実行結果はこちらです！

#実行結果
4つの整数(0以上)を入力してください！
1つ目の整数(0以上)
０
2つ目の整数(0以上)
９
3つ目の整数(0以上)
１
4つ目の整数(0以上)
８
-------------------------------------実行結果-------------------------------------
あなたが選んだ4つの数字は[0,9,1,8]です。
テンパズルの候補を表示します。
{'(1-(8*0))+9', '(9+1)-(0/8)', '(1+9)-(0*8)', '(9+(8*0))+1', '9+(1+(0*8))', '(9+1)+(8*0)', '(1+(0/8))+9', '1+((0/8)+9)', '9+((0*8)+1)', '1-((8*0)-9)', '(1-(0*8))+9', '((0/8)+9)+1', '(0*8)+(1+9)', '((8*0)+9)+1', '9+(1-(0*8))', '(9+1)+(0*8)', '(9+(0*8))+1', '9-((0*8)-1)', '(0/8)+(1+9)', '(1+9)+(8*0)', '((8*0)+1)+9', '9-((8*0)-1)', '9-((0/8)-1)', '(9+1)+(0/8)', '(9+1)-(8*0)', '9+(1-(8*0))', '(0*8)+(9+1)', '(9-(0*8))+1', '(1+(8*0))+9', '1+(9+(0*8))', '1-((0*8)-9)', '(1+(0*8))+9', '(8*0)+(1+9)', '9+((8*0)+1)', '1+(9-(8*0))', '(1+9)+(0*8)', '1+((8*0)+9)', '9+(1+(0/8))', '1+((0*8)+9)', '(1-(0/8))+9', '(1+9)+(0/8)', '1-((0/8)-9)', '9+((0/8)+1)', '9+(1-(0/8))', '(9-(8*0))+1', '1+(9-(0/8))', '(8*0)+(9+1)', '((0*8)+9)+1', '(9-(0/8))+1', '9+(1+(8*0))', '(0/8)+(9+1)', '1+(9+(0/8))', '(1+9)-(0/8)', '(1+9)-(8*0)', '((0/8)+1)+9', '1+(9-(0*8))', '(9+(0/8))+1', '((0*8)+1)+9', '1+(9+(8*0))', '(9+1)-(0*8)'}
処理が完了しました。

車のナンバープレートでよくやってたテンパズル（4つの数字を四則演算を使って10にするやつ）を解決するプログラムを作ってみた😎

（1,1,5,8で10を作れたら、あなたのひらめき力はかなりすごい…🤫）#Python #テンパズル pic.twitter.com/wZxLs2qOFN

— さすを🐧💻@月1.4万PVブロガー🏃‍♂️💨 (@sasuwo0409) February 20, 2022

さすを

どんな問題を出されても、これですぐに解くことができます！

テンパズルをする上で難問と言われる4つの数字

テンパズルの難問を5つ紹介します。

どれも一筋縄ではいかないものなので、ぜひチャレンジしてみてください。

さすを

ぜひ友達に出してみてください！

イッヌ

答えは別記事の一番下に貼ってあるから知りたい人はチェックだワン！

>>テンパズルをする上で難問と言われる4つの数字の答え

テンパズルが不可能な4つの数字一覧

テンパズルをすることができない4つの数字を載せておきます。

ちょっとしたいじわるとして、友達や家族に出すのも良いかもしれませんね。

#テンパズルで10を作ることができない数字一覧

['0000', '0001', '0002', '0003', '0004', '0005', '0006', '0007', '0008', '0009',
 '0011', '0012', '0013', '0014', '0015', '0016', '0017', '0018', '0022', '0023',
 '0024', '0026', '0027', '0029', '0033', '0034', '0035', '0036', '0038', '0039',
 '0044', '0045', '0047', '0048', '0049', '0056', '0057', '0058', '0059', '0066',
 '0067', '0068', '0069', '0077', '0078', '0079', '0088', '0089', '0099', '0111',
 '0112', '0113', '0114', '0116', '0117', '0122', '0123', '0134', '0144', '0148',
 '0157', '0158', '0166', '0167', '0168', '0177', '0178', '0188', '0222', '0233',
 '0236', '0269', '0277', '0279', '0299', '0333', '0335', '0336', '0338', '0344',
 '0345', '0348', '0359', '0366', '0369', '0388', '0389', '0399', '0444', '0445',
 '0447', '0448', '0457', '0478', '0479', '0489', '0499', '0566', '0567', '0577',
 '0588', '0589', '0599', '0666', '0667', '0668', '0677', '0678', '0689', '0699',
 '0777', '0778', '0788', '0799', '0888', '1111', '1112', '1113', '1122', '1159',
 '1169', '1177', '1178', '1179', '1188', '1399', '1444', '1499', '1666', '1667',
 '1677', '1699', '1777', '2257', '3444', '3669', '3779', '3999', '4444', '4459',
 '4477', '4558', '4899', '4999', '5668', '5788', '5799', '5899', '6666', '6667',
 '6677', '6777', '6778', '6888', '6899', '6999', '7777', '7788', '7789', '7799',
 '7888', '7999', '8899']

これらの値を出すために使用したプログラムはこちらです。実際の目で確かめたい人は、ぜひ利用してみてください。

import itertools

def is_make10(target):
    nums = [x for x in itertools.permutations(target)]
    opers = set([y for z in itertools.combinations_with_replacement("+-*/",3)
         for y in itertools.permutations(z,3)])
    models = ["({a}{x}{b}){y}({c}{z}{d})",
             "(({a}{x}{b}){y}{c}){z}{d}",
             "{a}{x}({b}{y}({c}{z}{d}))",
             "({a}{x}({b}{y}{c})){z}{d}",
             "{a}{x}(({b}{y}{c}){z}{d})"]

    for num in nums:
        for oper in opers:
            for model in models:
                try:
                    tmp = model.format(a = num[0], b = num[1],
                                       c = num[2],d = num[3],
                                       x = oper[0],y = oper[1],
                                       z = oper[2])
                    if eval(tmp) == 10:
                        return True
                except ZeroDivisionError:
                    continue
    else:
        return False

ans = ["".join(z)
       for z in itertools.combinations_with_replacement("0123456789",4)
       if is_make10(z) == False]
print(ans)

参考：テンパズルに決着を

エンジニアの需要は高まり続けている

働き方の自由度と給与が高くて人気なエンジニアですが、需要はまだまだ高まりつつあります。

そして、エンジニアになるためのハードルは決して高くなく、正しい学習と、ある程度の知識があれば、誰でもなることができます。

以下におすすめできるエンジニア転職・就職サイト、学習サイトを載せておきます。間違いなくエンジニアへの近道になるので、少しでもエンジニアに興味があれば、チェックしていただけたらと思います。

転職・就職サイト、学習サイトに一度登録してしまえば、あとはメールを確認しつつ、興味ある案件に応募するだけです。どのサイトも登録は５分程度で終わりますので、是非この機会に行動してみましょう。

• レバテックキャリア | ITエンジニアが利用したい転職エージェントNo.1　※最大級の転職サイトなので案件が豊富。まずはここに登録しましょう。
  
  
• テックジム | 未経験から最速でエンジニアになるためのプログラミングスクール　※今なら無料でサンプルテキストをもらえます。お得に知識をつけましょう。
  
  
• エンジニア就活 | 学生限定のエンジニア専門就活ナビサイト　※スカウトやセミナーへの参加ができ、周りの学生と差別化ができます。

最後に：正解を出せる仕組みを作るのもまたおもしろい

Pythonを使って、テンパズルを解決するプログラムを作ってきました。

自分の頭で考えて正解を導くことも大切ですが、「正解を導く仕組み」を作ることも、違った楽しさがあるのでおすすめです。

すこし堅苦しいことを言ってしまいましたが、要は「楽して正解するのもいいよね」ということです。

というわけで、これからも機械に働いてもらえるようコツコツとプログラムを書いていこうと思います。

この記事が少しでもあなたの役に立っていたらうれしいです！

それでは！