make10パズルを解く

Copyright (C) virtual_high_school, 2022

§1. make10のルール

いまどき電車に乗るときに券売機で切符を買う人は少ない。
昔は suica などなかったから、切符を手に持って乗車するのだが、切符(硬券)には必ず4桁の数字が印字されていた。

例えば上の写真のように

6402

と印字されていたとしよう。昔はスマホなどなかったから、電車の中では暇だ。そこで暇つぶしに「6402」を足したり引いたり掛けたり割ったりしてちょうど 10 にならないか、計算してみる。すると

$6 + 4 + 0 \times 2 =10$,
$6 + 4 +0 \div 2 =10$,
$ 6 + 4 - 0 \times 2=10$,
$ 6 + 4 - 0 \div 2=10$

と4通りの方法で、make10 ができると分かる。

このパズルは簡単に解ける場合もあるが、なかなか難しいことが多いし、そもそも解がないこともある。

ここで、make10のルールをハッキリさせよう。

1. 使う数字は、4桁の数に現れる4つの数。
2. 4つの数字は左から順に使い、順序を変えてはならない。
3. 使っていい演算子は、＋, －, ×, ÷ の4つのみ。
4. －を符号として使ってはならない。（「2-2+7+3」はよいが、「-2+2+7+3」は不可。）
5. 括弧 ( ) を使ってよい。

ここで、ふつうの人は1通りでも10が作れたら、それで満足してしまう。我々はすべての組合せに当たって、すべての解を求める（または解が何通りできるかを求める）こととしよう。
「すべての組合せに当たる」のを手計算でやったら大変だから、10進BASIC を使うことにする。（10進BASICの処理系を持っていない読者は、別途無料ダウンロードしてください。）

§2. 何通りできるか

【問題】 特定の4桁の数字「abcd」に対し、10を作る方法が何通りあるか、調べるプログラムを作れ。---

【解】 10進BASIC で作ろう。プログラムは→puzzule001-03.BAS へのリンクをクリック。(ソースをコピーしてお使いください。)

【実行例】

上の例のように、「1234」の場合は、3通りの方法でmake10できる。

§3. 最高は？ 0通りは？

【問題】 最も解答数が多い4桁の数字は何か。また、解がない4桁の数字はどれくらいあるか。---

【解】 プログラムは→puzzule001-04.BAS へのリンクをクリック。(ソースをコピーしてお使いください。)

【実行例】
解が「20通り以上、かつ999通り（実質∞通り）以下」の4桁の数字は、以下のように8個あり、その中から最多を探せばよい。

【答】「9101」の28通りだ。同じプログラムで「0通り以上、かつ0通り以下」とすれば、解のない4桁の数字が 10000個 の中に 4093個もあることが分かる。電車が目的地に着くまでに make10できずに降車することが多そうだ。