用程序的思路去解决方程

一开始我碰到三元一次方程组相关的题目我是非常懵逼的,因为当年学的编程数学全还给老师了,自己用数学方法都解不出来,更何况用程序解了。
然而,在尝试用程序解题的过程中,赫然发现,只要你掌握了思路,你就算不运用解方程公式解,也可以按照程序逻辑轻易求出方程结果

咱们先来看一道题:

买一只公鸡需要5元,买一只母鸡需要3元,买三只小鸡需要1元。 问花100元买100只鸡,共有几种买法

拿到题后,不用去想那些公式啥的,咱们得用程序的思维去理解。怎样去用程序去理解呢,咱们可以在这道题里先找到变量
将买多少公鸡设为变量 x,将买母鸡的数量设为y,将买小鸡的数量设为z,再次强调,这里xyz不用理解为数学上的三元,这仅仅只是我们程序的三个变量 。

int x,y,z;

有了变量后,接下来得考虑变量的值和变量之间的关系
x + y + z==100,
x需要5元,也就是说5x <= 100,即x最大值为20
y需要3元,也就是说3y <= 100,即y最大值为33
那z的值自然而然就是 100 - x - y咯。
关系理清了,就可以构建循环来暴力求解了

// 设x为买公鸡的数量
// 因为一只公鸡要5元,最多买20只公鸡,所以最大值为20
for (int x = 0; x <= 20; x++) {
    // 设y为买母鸡的数量
    // 因为一只母鸡要5元,最多买33只母鸡,所以最大值为33
    for (int y = 0; y <= 33; y++) {
        // 设z的值为小鸡的数量
        // 小鸡的数量自然就是100 - 公鸡数量 - 母鸡数量
        int z = 100 - x - y;
    }
}

循环构建好后,所有可能的值都会被计算到,那么最后一个问题来了,怎样把满足题目条件的值,都列出来呢? 很简单,还是将思路变成程序,满足条件,不就是指程序里的条件分支判断嘛,然后将题意转换为程序语言就OK了:

// 这个条件判断就是题意:
// 买5元一只的公鸡,3元一只的母鸡,z/3元一只的小鸡,要刚好等于100
if (5 * x + 3 * y + z / 3 == 100){
    System.out.printf("公鸡数量:%s,母鸡数量:%s,小鸡数量:%s\n", x, y, z);
}

不过,这里要注意一点,因为程序里除法会丢掉小数, z / 3就会结果不准确,然后也不能用浮点数除,因为在现实生活中哪有什么 买1.5个鸡这一说呢?所以,就必须额外再加一个条件,让 z能够被3整除:

// z能够被3整除了,才能进行后面的条件判断嘛
if (z % 3 == 0 && 5 * x + 3 * y + z / 3 == 100){
    System.out.printf("公鸡数量:%s,母鸡数量:%s,小鸡数量:%s\n", x, y, z);
}

至此,整个程序构建完毕:

// 设x为买公鸡的数量
// 因为一只公鸡要5元,最多买20只公鸡,所以最大值为20
for (int x = 0; x <= 20; x++) {
    // 设y为买母鸡的数量
    // 因为一只母鸡要5元,最多买33只母鸡,所以最大值为33
    for (int y = 0; y <= 33; y++) {
        // 设z的值为小鸡的数量
        // 小鸡的数量自然就是100 - 公鸡数量 - 母鸡数量
        int z = 100 - x - y;
        //开始判断
        if (z % 3 == 0 && 5 * x + 3 * y + z / 3 == 100) {
            // 打印结果
            System.out.printf("公鸡数量:%s,母鸡数量:%s,小鸡数量:%s\n", x, y, z);
        }
    }
}

最后算出结果为:
公鸡数量:0,母鸡数量:25,小鸡数量:75
公鸡数量:4,母鸡数量:18,小鸡数量:78
公鸡数量:8,母鸡数量:11,小鸡数量:81
公鸡数量:12,母鸡数量:4,小鸡数量:84

思路的总结和套用

**现在咱们可以将思路进行总结了:
1.在题目里先提炼出程序的变量
2.有了变量后,接下来得考虑变量的值和变量之间的关系
3.关系理清了,则开始构建循环
4.最后,将题意转变为程序的条件分支**

咱们用这思路再来解另一个三元一次方程看看:

现在共有100匹马跟100块石头,马分3种,大型马;中型马跟小型马。其中一匹大马一次可以驮3块石头,中型马可以驮2块,而小型马2头可以驮一块石头。问需要多少匹大马,中型马跟小型马?(问题的关键是刚好必须是用完100匹马)

1.在题目里先提炼出程序的变量:

将大马的数量设为x,将中马的数量设为y,就小马的数量设为z

int x,y,z

2.有了变量后,接下来得考虑变量的值和变量之间的关系:

x可以坨三块石头,所以 3x <= 100,即x最大值为33
y可以坨两块石头,所以 2y <= 100,即y最大值为50
z 自然就是 100 - x - y了。

3.关系理清了,则开始构建循环:

for (int x = 0; x <= 33; x++) {
    for (int y = 0; y <= 50; y++) {
        int z = 100 - x -y;
    }
}

4.最后,将题意转变为程序的条件分支:

if (z % 2 == 0 && 3 * x + 2 * y + z / 2 == 100) {
    System.out.printf("大马数量:%s,中马数量:%s,小马数量:%s\n", x, y, z);
}

全部程序如下:

// 设x为大马的数量
// 因为一只大马可以坨3个石头,最多33只大马,所以最大值为33
for (int x = 0; x <= 33; x++) {
    // 设y为中马的数量
    // 因为一只中马可以坨2个石头,最多50只中马,所以最大值为50
    for (int y = 0; y <= 50; y++) {
        // 设z的值为小马的数量
        // 小马的数量自然就是100 - 大马数量 - 小马数量
        int z = 100 - x - y;
        // 开始判断
        if (z % 2 == 0 && 3 * x + 2 * y + z / 2 == 100) {
            System.out.printf("大马数量:%s,中马数量:%s,小马数量:%s\n", x, y, z);
        }
    }
}

输出结果如下:
大马数量:2,中马数量:30,小马数量:68
大马数量:5,中马数量:25,小马数量:70
大马数量:8,中马数量:20,小马数量:72
大马数量:11,中马数量:15,小马数量:74
大马数量:14,中马数量:10,小马数量:76
大马数量:17,中马数量:5,小马数量:78
大马数量:20,中马数量:0,小马数量:80

总结和思考:

思路很重要,解数学题不一定要数学的方式,完全可以通过程序的方式来解决。而解决方式又多种多样,不一定要局限于某一种,所以咱们要提高的不光是写代码的能力,最最重要的是解决问题的能力


RudeCrab
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