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845.八数码——bfs(较难)

两岁时就很帅 2022-04-04 阅读 25
bfs算法c++

题目链接:https://www.acwing.com/problem/content/847/

题目描述

在一个 3×33×3 的网格中,1∼81∼8 这 88 个数字和一个 x 恰好不重不漏地分布在这 3×33×3 的网格中。

例如:

1 2 3
x 4 6
7 5 8

在游戏过程中,可以把 x 与其上、下、左、右四个方向之一的数字交换(如果存在)。

我们的目的是通过交换,使得网格变为如下排列(称为正确排列):

1 2 3
4 5 6
7 8 x

例如,示例中图形就可以通过让 x 先后与右、下、右三个方向的数字交换成功得到正确排列。

交换过程如下:

1 2 3   1 2 3   1 2 3   1 2 3
x 4 6   4 x 6   4 5 6   4 5 6
7 5 8   7 5 8   7 x 8   7 8 x

现在,给你一个初始网格,请你求出得到正确排列至少需要进行多少次交换。

输入格式

输入占一行,将 3×33×3 的初始网格描绘出来。

例如,如果初始网格如下所示:

1 2 3 
x 4 6 
7 5 8 

则输入为:1 2 3 x 4 6 7 5 8

输出格式

输出占一行,包含一个整数,表示最少交换次数。

如果不存在解决方案,则输出 −1−1。

输入样例:

2  3  4  1  5  x  7  6  8

输出样例:

19

AC

喵的,写完一个简单的迷宫bfs我以为我又行了,然后一看下一个题,被迫乖乖去看y总视频,都看到y总把思路讲完了我还是没想到代码该怎么敲,然后又一脸懵逼的看y总把代码敲完,我真是个菜狗,呜呜

先贴一下y总的思路:两个难点(①状态相当于是一个3 * 3的矩阵如何表示;②如何记录每个状态之间的距离)

解:①将3 * 3的二维矩阵转为一维的一行字符串作为一个状态存入队列;②用unordered_map<string,int>存储状态到状态之间的距离

image-20220404152948870

对于“1234x5678”在处理时首先要转换为3 * 3的矩阵,然后对x进行bfs四个方向的移动,移动之后将3 * 3的矩阵还原成一维数组(string字符串)

  • 一维矩阵转二维矩阵的下标位置

    //现在一维坐标中找到目标位置
    int k = t.find('x');
    //一维转二维n*n的矩阵
    int x = k / n,y = k % n;
    
  • 二维矩阵转一维矩阵的下标位置

    int nx,ny;//n*n*二维矩阵中的坐标
    int k = nx * n + ny;//一维矩阵的坐标
    
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <unordered_map>
using namespace std;

int dx[4] = {-1, 0, 1, 0}, dy[4] = {0, 1, 0, -1};

int bfs(string start){
    string end = "12345678x";//终点的状态
    
    queue<string> q;
    unordered_map<string,int> d;
    
    q.push(start);
    d[start] = 0;
    
    while(!q.empty()){
        auto t = q.front();
        q.pop();
        int dis = d[t];
        if(t == end) return dis;
        //x在一维字符串中的位置
        int k = t.find('x');
        //一维转二维的x,y坐标
        int x = k / 3,y = k % 3;
        //向四个方向扩展(bfs)
        for(int i=0;i<4;i++){
            int nx = x + dx[i],ny = y + dy[i];
            if(nx >= 0 && nx < 3 && ny >= 0 && ny < 3){
                swap(t[k],t[nx*3+ny]);//交换x与移动方向位置上的数(二维转一维)
                //如果此时的t未被访问过
                //如果map映射中不包含t返回0,否则返回其数量1;
                if(!d.count(t)){
                    d[t] = dis + 1;
                    q.push(t);
                }
                swap(t[k],t[nx*3+ny]);//还原状态
            }
        }
    }
    return -1;
}

int main()
{
    string s;
    for(int i=0;i<9;i++){
        char c;
        cin >> c;
        s += c;
    }
    cout << bfs(s) << endl;
    return 0;
}
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