Eight(bfs+全排列的哈希函数)
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Description
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 x
where the only legal operation is to exchange 'x' with one of the tiles with which it shares an edge. As an example, the following sequence of moves solves a slightly scrambled puzzle:
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8
9 x 10 12 9 10 x 12 9 10 11 12 9 10 11 12
13 14 11 15 13 14 11 15 13 14 x 15 13 14 15 x
r-> d-> r->
The letters in the previous row indicate which neighbor of the 'x' tile is swapped with the 'x' tile at each step; legal values are 'r','l','u' and 'd', for right, left, up, and down, respectively.
Not all puzzles can be solved; in 1870, a man named Sam Loyd was famous for distributing an unsolvable version of the puzzle, and
frustrating many people. In fact, all you have to do to make a regular puzzle into an unsolvable one is to swap two tiles (not counting the missing 'x' tile, of course).
In this problem, you will write a program for solving the less well-known 8-puzzle, composed of tiles on a three by three
arrangement.
Input
1 2 3
x 4 6
7 5 8
is described by this list:
1 2 3 x 4 6 7 5 8
Output
Sample Input
2 3 4 1 5 x 7 6 8
Sample Output
ullddrurdllurdruldr 题意:这是一个8数码问题,听着好高端的样子;就是给你一个3*3的矩阵,包括1~8和x;例
1 2 3
x 4 6
7 5 8 问最少需要变换x几步成为 1 2 3
4 5 6
7 8 x 的形式; 这题的关键是找到一个哈希函数,使得矩阵形成的排列与一个自然数一一对应,这里采用的是全排列的哈希函数,另一个就是BFS加打印路径了;
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<queue>
#include<iostream>
using namespace std; const int maxn = ;//根据全排列的哈希函数,n+1个数的排列可以对应n个数的多进制形式,这里九个数对应多进制的最大值为9!-1;
int factorial[] = {,,,,,,,,};
int pow[] = {,,,,,,,,};
int head,tail;
bool vis[maxn]; struct node
{
char status;
int id,num,pre;
}que[maxn]; int hash(int num)//全排列的哈希函数
{
int a[],key,i,j,c;
for(i = ; i < ; i++)
{
a[i] = num%;//a数组倒着存的num,所以求逆序数的时候条件是a[j]<a[i];
num = num/;
}
key = ;
for(i = ; i < ; i++)
{
for(j = ,c = ; j < i; j++)
{
if(a[j] < a[i])
c++;
}
key += c*factorial[i];
}
return key;
} void change(int num,int a,int b,char status)//a位置上的数和b位置上的数互换;
{
int n1,n2;
n1 = num/pow[a]%;
n2 = num/pow[b]%;
num = num - (n1-n2)*pow[a] + (n1-n2)*pow[b];
int key = hash(num);
if(!vis[key])
{
vis[key] = true;
que[tail].num = num;
que[tail].id = b;
que[tail].status = status;
que[tail++].pre = head;
}
} //打印路径
void print(int head)
{
char s[];
int c = ;
while(que[head].status != 'k')
{
s[c++] = que[head].status;
head = que[head].pre;
}
s[c] = '\0';
for(int i = c-; i >= ; i--)
{
printf("%c",s[i]);
}
printf("\n");
} int main()
{
char c;
int num,id,t; num = ;
for(int i = ; i < ; i++)
{
cin>>c;
if(c == 'x')
{
t = ;
id = i;
}
else t = c-'';
num = *num+t;
}
bool flag = false;
memset(vis,false,sizeof(vis)); head = ;
tail = ;
que[].id = id;
que[].num = num;
que[].status = 'k'; while(head < tail)
{
num = que[head].num;
id = que[head].id;
if(num == )
{
flag = true;
break;
}
if(id > )
change(num,id,id-,'u'); if(id < )
change(num,id,id+,'d'); if(id% != )
change(num,id,id-,'l');
if(id% != )
change(num,id,id+,'r');
head++; }
if(flag) print(head);
else printf("unsolvable\n");
return ;
}
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