第四屆藍橋杯決賽題-九宮重排（雙向廣搜）.java

原創

Main-zy

2020-02-21 09:18

問題描述

　　如下面第一個圖的九宮格中，放着 1~8 的數字卡片，還有一個格子空着。與空格子相鄰的格子中的卡片可以移動到空格中。經過若干次移動，可以形成第二個圖所示的局面。

　　我們把第一個圖的局面記爲：12345678.
　　把第二個圖的局面記爲：123.46758
　　顯然是按從上到下，從左到右的順序記錄數字，空格記爲句點。
　　本題目的任務是已知九宮的初態和終態，求最少經過多少步的移動可以到達。如果無論多少步都無法到達，則輸出-1。

輸入格式

　　輸入第一行包含九宮的初態，第二行包含九宮的終態。

輸出格式

　　輸出最少的步數，如果不存在方案，則輸出-1。

樣例輸入

12345678.

123.46758

樣例輸出

3

樣例輸入

13524678.

46758123.

樣例輸出

22

/*
 * 132757	張燚	九宮重排	  2014-03-08 21:56	5.209KB	JAVA	正確	 100	156ms	33.90MB	評測詳情  
 * 
 * 
 */
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class Main{//雙向廣搜
	private static HashMap<String,Integer> hm1=null,hm2=null;
	public static void main(String[] args) {
		BufferedReader bf=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		try {
			String start=bf.readLine();
			String end=bf.readLine();
			char a[][]=new char[3][3];
			char b[][]=new char[3][3];
			int c=0;
			int x1=0,y1=0,x2=0,y2=0;
			for(int i=0;i<3;i++){
				for(int j=0;j<3;j++){
					a[i][j]=start.charAt(c);
					b[i][j]=end.charAt(c);
					if(a[i][j]=='.'){
						x1=i;
						y1=j;
					}
					if(b[i][j]=='.'){
						x2=i;
						y2=j;
					}
					c++;
				}
			}
			Node node1=new Node(a,0,x1,y1);
			Node node2=new Node(b,0,x2,y2);
			Queue<Node> q1=new LinkedList<Node>();
			Queue<Node> q2=new LinkedList<Node>();
			hm1=new HashMap<String, Integer>();
			hm2=new HashMap<String, Integer>();
			hm1.put(start, 0);
			hm2.put(end, 0);
			q1.add(node1);
			q2.add(node2);
			System.out.println(bfs(q1,q2));
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	private static int bfs(Queue<Node> q1,Queue<Node> q2) {
		while(!q1.isEmpty()||!q2.isEmpty()){
			if(!q1.isEmpty()){
				
				Node node1=q1.poll();
			//	System.out.println(node1.getTuString()+"----1");
				if(hm2.containsKey(node1.getTuString())){
					return node1.getSum()+hm2.get(node1.getTuString());
				}
				int x=node1.getX();
				int y=node1.getY();
				if(x>0){
					char a[][]=node1.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x-1][y];
					a[x-1][y]='.';
					Node n=new Node(a,node1.getSum()+1,x-1,y);
					String s=n.getTuString();
					if(hm2.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm2.get(s);
					}
					if(!hm1.containsKey(s)){
						hm1.put(s, n.getSum());
						q1.add(n);
					}
				}
				if(x<2){
					char a[][]=node1.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x+1][y];
					a[x+1][y]='.';
					Node n=new Node(a,node1.getSum()+1,x+1,y);
					String s=n.getTuString();
					if(hm2.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm2.get(s);
					}
					if(!hm1.containsKey(s)){
						hm1.put(s, n.getSum());
						q1.add(n);
					}
				}
				if(y>0){
					char a[][]=node1.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x][y-1];
					a[x][y-1]='.';
					Node n=new Node(a,node1.getSum()+1,x,y-1);
					String s=n.getTuString();
					if(hm2.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm2.get(s);
					}
					if(!hm1.containsKey(s)){
						hm1.put(s, n.getSum());
						q1.add(n);
					}
				}
				if(y<2){
					char a[][]=node1.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x][y+1];
					a[x][y+1]='.';
					Node n=new Node(a,node1.getSum()+1,x,y+1);
					String s=n.getTuString();
					if(hm2.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm2.get(s);
					}
					if(!hm1.containsKey(s)){
						hm1.put(s, n.getSum());
						q1.add(n);
					}
				}
			}
			
			
			if(!q2.isEmpty()){
				
				Node node2=q2.poll();
			//	System.out.println(node2.getTuString()+"----2");
				if(hm1.containsKey(node2.getTuString())){
					return node2.getSum()+hm1.get(node2.getTuString());
				}
				int x=node2.getX();
				int y=node2.getY();
				if(x>0){
					char a[][]=node2.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x-1][y];
					a[x-1][y]='.';
					Node n=new Node(a,node2.getSum()+1,x-1,y);
					String s=n.getTuString();
					if(hm1.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm1.get(s);
					}
					if(!hm2.containsKey(s)){
						hm2.put(s, n.getSum());
						q2.add(n);
					}
				}
				if(x<2){
					char a[][]=node2.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x+1][y];
					a[x+1][y]='.';
					Node n=new Node(a,node2.getSum()+1,x+1,y);
					String s=n.getTuString();
					if(hm1.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm1.get(s);
					}
					if(!hm2.containsKey(s)){
						hm2.put(s, n.getSum());
						q2.add(n);
					}
				}
				if(y>0){
					char a[][]=node2.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x][y-1];
					a[x][y-1]='.';
					Node n=new Node(a,node2.getSum()+1,x,y-1);
					String s=n.getTuString();
					if(hm1.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm1.get(s);
					}
					if(!hm2.containsKey(s)){
						hm2.put(s, n.getSum());
						q2.add(n);
					}
				}
				if(y<2){
					char a[][]=node2.getTuCopy();
					a[x][y]=a[x][y+1];
					a[x][y+1]='.';
					Node n=new Node(a,node2.getSum()+1,x,y+1);
					String s=n.getTuString();
					if(hm1.containsKey(s)){
						return n.getSum()+hm1.get(s);
					}
					if(!hm2.containsKey(s)){
						hm2.put(s, n.getSum());
						q2.add(n);
					}
				}
			}
		}
		return -1;
	}
}
class Node{
	char tu[][]=new char[3][3];
	int sum=0;
	int x=0,y=0;
	public Node(char[][] tu, int sum, int x, int y) {
		super();
		this.tu = tu;
		this.sum = sum;
		this.x = x;
		this.y = y;
	}
	public char[][] getTuCopy() {
		char a[][]=new char[3][3];
		for(int i=0;i<3;i++)
			for(int j=0;j<3;j++)
				a[i][j]=tu[i][j];
		return a;
	}
	public String getTuString() {
		StringBuffer sb=new StringBuffer("");
		for(int i=0;i<3;i++)
			for(int j=0;j<3;j++)
				sb.append(tu[i][j]);
		return sb.toString();
	}
	public void setTu(char[][] tu) {
		this.tu = tu;
	}
	public int getSum() {
		return sum;
	}
	public void setSum(int sum) {
		this.sum = sum;
	}
	public int getX() {
		return x;
	}
	public void setX(int x) {
		this.x = x;
	}
	public int getY() {
		return y;
	}
	public void setY(int y) {
		this.y = y;
	}
}