graph-bfs-八数码问题
这个看起来是童年回忆:)
大体思路是,将每个排列状态看成图中的一个点,状态之间转换说明有边。然后用bfs,如果遍历完之后还是没有找到目标状态,
则说明是无解的,否则输出步数。具体想法写在代码里吧,多多理解。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <cmath>
#include <vector>
#include <algorithm> using namespace std;
const int N = 1000000, HN = 1000003;
// linked list for hash table.
int head[HN], next[N];
int state[N][9], goal[9];
// # steps
int dist[N];
const int dx[4] = {-1, 1, 0, 0};
const int dy[4] = {0, 0, -1, 1}; // map into a number of 9 digits
int hash(int *arr) {
int v = 0;
for (int i = 0; i < 9; i++) {
v = v * 10 + arr[i];
}
// make sure not overflow
return v % HN;
}
// insert a state
bool tryInsert(int rear) {
int h = hash(state[rear]);
int u = head[h];
while (u) {
// if repeated
if (!memcmp(state[u], state[rear], sizeof(state[0])))
return false;
u = next[u];
}
// insert rear to the front
next[rear] = head[h];
head[h] = rear;
return true;
}
int bfs() {
// initiate head
memset(head, 0, sizeof(head));
//memset(dist, 0, sizeof(dist));
int front = 1;
int rear = 2;
while (front < rear) {
// same, memcmp return 0
// means find goal
if (!memcmp(goal, state[front], sizeof(state[0])))
return front;
int z;
// find 0
for (z = 0 ; z < 9; z++)
if (!state[front][z])
break;
int x = z / 3;
int y = z % 3;
for (int d = 0; d < 4; d++) {
int nx = x + dx[d];
int ny = y + dy[d];
int nz = 3 * nx + ny;
// judge if still in
if (nx >= 0 && nx < 3 && ny >= 0 && ny < 3) {
memcpy(&state[rear], &state[front], sizeof(state[0]));
// move
state[rear][nz] = state[front][z];
state[rear][z] = state[front][nz];
dist[rear] = dist[front] + 1;
if (tryInsert(rear))
rear ++;
}
}
// front pop
front ++;
}
return 0;
}
int main() {
//freopen("hhInput.in", "r", stdin);
for (int i = 0; i < 9; i++)
// 1 3 0 8 2 4 7 6 5
cin >> state[1][i];
for (int i = 0; i < 9; i++)
// 1 2 3 8 0 4 7 6 5
cin >> goal[i];
int ans = bfs();
if (ans > 0)
cout << dist[ans] << endl;
else
cout << "-1" << endl;
return 0;
}
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