/*
Slyar
2009.10.31
*/
 
#include <iostream>  
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <cmath>
 
using namespace std;
 
/* 存放解集 */
vector<string> ivec;
 
/* 第1个数和第2个数的值及表达式 */
double key1_2[6] = {0};
string exp1_2[6];
 
/* 第3个数和第4个数的值及表达式 */
double key3_4[6] = {0};
string exp3_4[6];
 
/* 第3个数和前2个数的值及表达式 */
double key12_3[6] = {0};
string exp12_3[6];
 
/* 第4个数和前3个数的值及表达式 */
double key123_4[6] = {0};
string exp123_4[6];
 
/* 前2个数和后2个数的值及表达式 */
double key12_34[6] = {0};
string exp12_34[6];
 
/* 函数声明 */
int Permutation(int[], int[][4]);
void Calc(double, double, double[], string[], string, string);
void Work(int[], int[][4], int);
 
/* 主函数 */
int main()
{
    int num[4] = {0};
    int array[24][4] = {0};
    int count = 0;
 
    cout << "请输入4个1-13之间的整数，中间以空格隔开" << endl;
 
    /* 读入数据 */
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        cin >> num[i];
    }
 
    /* 待检测数据的数量 */
    count = Permutation(num, array);
 
    /* 求解24点 */
    Work(num, array, 24);
 
    /* 对结果进行排序 */
    sort(ivec.begin(), ivec.end());
 
    /* 去掉重复的解 */
    vector<string>::iterator iter = unique(ivec.begin(), ivec.end());
 
    /* 输出解集 */
    if (ivec.size() != 0)
    {
        cout << "该组数据的解集为:" << endl;
        for (vector<string>::iterator it = ivec.begin(); it != iter; it++)
        {
            cout << *it << endl;
        }
    }
    else
    {
        cout << "该组数据无解" << endl;
    }
 
    system("pause");
    return 0;
}
 
/* 计算2个数，保存值及表达式 */
void Calc(double a, double b, double key[], string exp[], string expa, string expb)
{
    key[0] = a + b;
    exp[0] = '(' + expa + '+' + expb + ')';
 
    key[1] = a - b;
    exp[1] = '(' + expa + '-' + expb + ')';
 
    key[2] = b - a;
    exp[2] = '(' + expb + '-' + expa + ')';
 
    key[3] = a * b;
    exp[3] = '(' + expa + '*' + expb + ')';
 
    if (b > 0)
    {
        key[4] = a / b;
        exp[4] = '(' + expa + '/' + expb + ')';
    }
 
    if (a > 0)
    {
        key[5] = b / a;
        exp[5] = '(' + expb + '/' + expa + ')';
    }
}
 
/* 生成数据的排列组合 */
int Permutation(int num[], int array[][4])
{
    int flag;
    int k = 0;
    int count = 0;
    int i, j, m, n, s;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            for (m = 0; m < 4; m++)
            {
                for (n = 0; n < 4; n++)
                {
                    if (i != j && i != m && i != n && j != m && j != n && m != n)
                    {
                        flag = 1;
                        for(s = 0; s < k; s++)
                        {
                            if(array[s][0] == num[i] && array[s][1] == num[j] && array[s][2] == num[m] && array[s][3] == num[n])
                            {
                                flag = 0;
                            }
                        }
                        if (flag == 1)
                        {
                            array[k][0] = num[i];
                            array[k][1] = num[j];
                            array[k][2] = num[m];
                            array[k][3] = num[n];
                            k++;
                            count++;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    return count;
}
 
/* 求解24点 */
void Work(int num[], int array[][4], int count)
{
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        char buffer[20];
        string expa, expb;
 
        /* 转换第1个数字为表达式 */
        itoa(array[i][0], buffer, 10);
        expa = buffer;
 
        /* 转换第2个数字为表达式 */
        itoa(array[i][1], buffer, 10);
        expb = buffer;
 
        /* 计算第1个数和第2个数 */
        Calc(array[i][0], array[i][1], key1_2, exp1_2, expa, expb);
 
        /* (((A,B),C),D)形式 */
        for (int j = 0; j < 6; j++)
        {
            /* 转换第3个数字为表达式 */
            itoa(array[i][2], buffer, 10);
            expb = buffer;
 
            /* 计算第3个数和前2个数 */
            Calc(key1_2[j], array[i][2], key12_3, exp12_3, exp1_2[j], expb);
 
            for (int k = 0; k < 6; k++)
            {
                /* 转换第4个数字为表达式 */
                itoa(array[i][3], buffer, 10);
                expb = buffer;
 
                /* 计算第4个数和前3个数 */
                Calc(key12_3[k], array[i][3], key123_4, exp123_4, exp12_3[k], expb);
 
                for (int t = 0; t < 6; t++)
                {
                    if (fabs(key123_4[t] - 24) < 1e-6)
                    {
                        ivec.push_back(exp123_4[t]);
                    }
                }
            } 
        }
 
        /* 转换第3个数字为表达式 */
        itoa(array[i][2], buffer, 10);
        expa = buffer;
 
        /* 转换第4个数字为表达式 */
        itoa(array[i][3], buffer, 10);
        expb = buffer;
 
        /* 计算第3个数和第4个数 */
        Calc(array[i][2], array[i][3], key3_4, exp3_4, expa, expb);
 
        /* ((A,B),(C,D))形式 */
        for (int j = 0; j < 6; j++)
        {
            for (int k = 0; k < 6; k++)
            {
                /* 计算前2个数和后2个数 */
                Calc(key1_2[j], key3_4[k], key12_34, exp12_34, exp1_2[j], exp3_4[k]);
 
                for (int t = 0; t < 6; t++)
                {
                    if (fabs(key12_34[t] - 24) < 1e-6)
                    {
                        ivec.push_back(exp12_34[t]);
                    }
                }
            }
        }
    }
}