114 lines
3.8 KiB
C++
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#include <bits/stdc++.h>
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using namespace std;
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// 当前串，哪个操作，前序串
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typedef unordered_map<string, pair<char, string>> MSP;
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// 字符串，步数
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typedef unordered_map<string, int> MSI;
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// 操作符，上下左右
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char op[] = {'u', 'd', 'l', 'r'};
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int dx[] = {-1, 1, 0, 0};
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int dy[] = {0, 0, -1, 1};
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// 记录前驱路径
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MSP aPre, bPre;
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// 记录距离
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MSI da, db;
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string mid; // 两个队列互相查看着搜索，当在对方HASH表中命中时，最终的那个两边都有的中间状态是什么样的字符串
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queue<string> qa, qb; // 两个队列，分别用于存放从起点走出来的字符串和从终点走出来的字符串
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int extend(queue<string> &q, MSI &da, MSI &db, MSP &aPre) {
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string u = q.front();
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q.pop();
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for (int i = 0; i < 4; i++) {
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int k = u.find('x'); // 在字符串t中查找x的索引位置
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int tx = k / 3, ty = k % 3; // 映射的二维数组中的行与列
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int x = tx + dx[i], y = ty + dy[i]; // 目标位置
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if (x < 0 || x >= 3 || y < 0 || y >= 3) continue; // 出界
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string v = u;
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swap(v[x * 3 + y], v[k]); // x与目标位置交换一下
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if (da[v]) continue; // 如果搜索过
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aPre[v] = {op[i], u}; // 没有搜索过时，一定要马上记录它的前驱！！！不能因为它还没有进入队列就不先记录！！！
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// 原因：因为两段式搜索，最终要输出完整的路径，否则就会出现中间缺一条线的情况，比如 ○→○→○ ←(这是这个箭头) ○←○←○，
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if (db[v]) { // 如果对方已经搜到了
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mid = v; // 将中间态保存到全局变量中，方便以后的操作
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return da[v] + db[v] - 1; // 返回中间点距离起点、终点距离和-1
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}
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da[v] = da[u] + 1; // 距离增加1
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q.push(v);
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}
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return -1; // 如果本次扩展没有找到连接前后的字符串，那就返回-1表示还需要继续找
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}
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// 出发状态，目标状态
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string st, ed = "12345678x";
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void bfs() {
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qa.push(st);
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da[st] = 0;
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qb.push(ed);
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db[ed] = 0;
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while (qa.size() && qb.size()) { // 双端宽搜套路
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int t;
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if (qa.size() <= qb.size()) // 这里面是一个双向bfs的优化策略，两个队列谁小就谁使劲跑
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t = extend(qa, da, db, aPre); // 从a中取状态进行扩展
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else
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t = extend(qb, db, da, bPre);
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if (t > 0) break;
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}
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}
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int main() {
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char c;
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for (int i = 1; i <= 9; i++) cin >> c, st += c;
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// 八数码定理:检查逆序对数量
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int nums = 0;
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for (int i = 0; i < 9; i++) {
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if (st[i] == 'x') continue; // 保证不是x
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for (int j = i + 1; j < 9; j++) {
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if (st[j] == 'x') continue; // 保证不是x
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if (st[j] < st[i]) nums++; // 逆序数
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}
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}
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// 如果逆序对数量是奇数个，则输出-1
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if (nums & 1)
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puts("unsolvable");
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else {
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// 双向宽搜
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bfs();
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// 两段式输出
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// ① 输出前半段，与传统BFS输出路径无异
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string res;
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string t = mid;
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while (t != st) {
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res += aPre[t].first;
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t = aPre[t].second;
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}
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reverse(res.begin(), res.end());
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// ② 输出后半段，因宽搜的方向问题，需要逆着来
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t = mid;
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while (t != ed) {
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char cmd = bPre[t].first;
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if (cmd == 'u' || cmd == 'd') cmd = 'u' + 'd' - cmd;
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if (cmd == 'l' || cmd == 'r') cmd = 'l' + 'r' - cmd;
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res += cmd;
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t = bPre[t].second;
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}
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// 输出
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cout << res << endl;
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}
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return 0;
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} |