Python实现鸡兔同笼

2024-02-18 08:38:16 浏览数 (2)

鸡兔同笼是中国古代一道算术问题,最早可以追溯至南北朝时期的数学著作《孙子算经》

鸡兔同笼

鸡兔同笼类似的问题第一次出现是在《孙子算经》的下卷中的一道算题:

今有鸡、兔同笼,上有三十五头,下九十四足。问雉、兔各几何?

翻译成:现在笼子里有鸡和兔子在一起。从上面数一共有三十五个头,从下面数一共有九十四只脚,问一共有多少只鸡、多少只兔子?

在同一本书中也记载了解法:

上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七。以少减多。

也就是说,将脚的总数九十四除以二得到四十七,然后减去头数三十五就得到兔子的数目,然后自然可以得到鸡的数目。

原理

《孙子算经》中的解法思路是:

首先将所有动物的脚数除以二,这样每只鸡将仅有一只脚,每只兔子将仅有两只脚。这样,鸡的脚数和头数一样,而每只兔的脚数比头数多一。如果所有的动物都是鸡的话,那么将仅有三十五只脚了,但事实上有四十七只脚。而每将一只鸡换成一只兔子的话,就会使得脚的数目增加一。于是用四十七减去三十五,就可以知道有多少只鸡被换成了兔子(也就是兔子的数目)。答案是十二只。

假设法:

35头说明鸡和兔共35只,假设35只全为鸡,则应有(35×2)=70只足,实则94只足,还差94-70=24只足,兔子4只足,鸡2只足,一只鸡换成一只兔子可以补上2只足,现需补上24只足,也就是需鸡换兔24÷2=12只,只数不变,足补齐94只,即兔子12只,鸡23只,实际上这其实是二元一次联立方程式用消元求法求X的方法。

方程法

一元一次方程

假设有鸡 x 头,则兔有 (35−x ) 头,则,

2 4(35−x )=94 ,

解得, x =23 ,

即鸡23头,兔12头。

二元一次方程组

假设鸡 x 头,兔 y 头,则,

(1):x y =35

(2):2x 4y =94

根据(1)(2),解得,

x =23 ,x =12 。

Python

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import tkinter as tk

def solve_chicken_rabbit_problem(total_heads, total_legs):
    # 鸡和兔的腿数
    chicken_legs = 2
    rabbit_legs = 4

    # 解方程组
    # x   y = total_heads
    # 2x   4y = total_legs

    # 将第一个方程乘以2,然后与第二个方程相减,消去x的系数
    # 2x   2y = 2 * total_heads
    # 2x   4y = total_legs
    # ------------
    #      -2y = total_legs - 2 * total_heads
    # 解得y = (2 * total_heads - total_legs) / 2

    y = (total_legs - 2 * total_heads) / 2
    x = total_heads - y

    # 检查结果是否合理
    if x >= 0 and y >= 0 and x.is_integer() and y.is_integer():
        return int(x), int(y)
    else:
        return None

class ChickenRabbitSolver:
    def __init__(self, master):
        self.master = master
        master.title("鸡兔同笼求解器")

        # 创建标签、输入框、按钮和结果标签
        self.label_heads = tk.Label(master, text="总头数:")
        self.entry_heads = tk.Entry(master)

        self.label_legs = tk.Label(master, text="总足数:")
        self.entry_legs = tk.Entry(master)

        self.solve_button = tk.Button(master, text="计算", command=self.on_solve_button_click)
        self.result_label = tk.Label(master, text="")

        # 将组件放置在窗口的网格中
        self.label_heads.grid(row=0, column=0, padx=10, pady=10)
        self.entry_heads.grid(row=0, column=1, padx=10, pady=10)
        self.label_legs.grid(row=1, column=0, padx=10, pady=10)
        self.entry_legs.grid(row=1, column=1, padx=10, pady=10)
        self.solve_button.grid(row=2, column=0, columnspan=2, pady=10)
        self.result_label.grid(row=3, column=0, columnspan=2, pady=10)

    def on_solve_button_click(self):
        try:
            # 从输入框中获取用户输入的总头数和总足数
            total_heads_input = int(self.entry_heads.get())
            total_legs_input = int(self.entry_legs.get())

            # 调用鸡兔问题求解函数
            result = solve_chicken_rabbit_problem(total_heads_input, total_legs_input)

            # 根据计算结果更新结果标签
            if result is not None:
                self.result_label.config(text=f"鸡的数量: {result[0]}, 兔的数量: {result[1]}")
            else:
                self.result_label.config(text="无解或输入不合理")
        except ValueError:
            self.result_label.config(text="请输入有效的数字")

if __name__ == "__main__":
    # 创建主窗口并启动主循环
    root = tk.Tk()
    app = ChickenRabbitSolver(root)
    root.mainloop()

运行

打包EXE

如果想将把Python脚本打包成可执行的EXE文件,可以使用第三方库,例如 pyinstaller

首先,需要安装 pyinstaller,可以在终端或命令提示符中运行以下命令:

代码语言:python代码运行次数:0复制
pip install pyinstaller

安装完成后,进入包含你的Python脚本的目录,然后运行以下命令:

代码语言:python代码运行次数:0复制
pyinstaller --onefile your_script.py

这将创建一个名为 your_script.exe 的可执行文件。请将 your_script.py 替换为你的Python脚本的实际文件名。

请注意,pyinstaller 还可以使用许多其他选项进行配置,有关详细信息,请参阅 pyinstaller 的文档。

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