HDU1043 Eight(八数码:逆向BFS打表+康托展开)题解
Eight
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.
1 2 3
x 4 6
7 5 8
is described by this list:
1 2 3 x 4 6 7 5 8
思路:
预先打表,逆向BFS,用康托展开来记录当前序列(例如2 3 4 1 5 x 7 6表示为46100),用node[ i ].father指向它的父节点,node[ i ].step表示走向他父节点的方向(实际BFS中其实是相反的),所以最终我们只要在打完表后,在表中寻找当前序列是否存在;若存在则沿着父节点走到终点,若不存在,则unsolvable。
参照代码:双击666查看代码
看别人的题解用A*做的...慢慢去看...
第一次做的没用康托展开,直接map然后凉了,代码附在最后orz
AC Code:
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<cctype>
#include<queue>
#include<cmath>
#include<map>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#define INF 0x3f3f3f3f
#define N 1000005
using namespace std;
int fac[9],to[4][2]={0,1,0,-1,1,0,-1,0};
char step[4]={'l','r','u','d'};
struct node1{
int father; //指示父节点
char step; //记录当前节点走向父节点的方向
}node[370000];
struct node2{
int aa[9]; //当前序列
int son; //康托展开表示的位置
int n; //9的坐标
};
void set_fac(){ //计算阶乘
fac[0]=1;
for(int i=1;i<9;i++){
fac[i]=fac[i-1]*i;
}
}
int cantor(int a[]){ //康托展开
int i,j,k,ans=0;
for(i=0;i<=8;i++){
k=0;
for(j=i+1;j<=8;j++){
if(a[i]>a[j]) k++;
}
ans+=fac[8-i]*k;
}
return ans;
}
void bfs(){
int fx,fy;
for(int i=0;i<370000;i++){
node[i].father=-1;
}
queue<node2> q;
node2 a,b;
for(int i=0;i<9;i++){ //从终点开始逆向搜索
a.aa[i]=i+1;
}
a.son=369999;a.n=8;node[a.son].father=0; //指向自己,表明终点
q.push(a);
while(!q.empty()){
a=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<4;i++){
b=a;
fx=b.n/3;fy=b.n%3; //对9坐标从一维转二维
fx+=to[i][0];fy+=to[i][1];
if(fx<0 || fy<0 || fx>2 || fy>2) continue;
b.n=3*fx+fy; //把行动后的9坐标从二维转一维
int temp=b.aa[b.n];b.aa[b.n]=b.aa[a.n];b.aa[a.n]=temp;
b.son=cantor(b.aa);
if(node[b.son].father==-1){ //说明这个排列是第一次出现,即最少步骤
node[b.son].father=a.son;
node[b.son].step=step[i]; //为了后面直接输出,这里与实际走向相反
q.push(b);
}
}
}
}
int main(){
set_fac();
bfs();
char get[30];
int que[9];
while(gets(get)>0){
int k=0;
for(int i=0;get[i]!='\0';i++){
if(get[i]>='1' && get[i]<='8'){
que[k++]=get[i]-'0';
}
else if(get[i]=='x'){
que[k++]=9;
}
}
int s=cantor(que);
if(node[s].father==-1) printf("unsolvable\n");
else{
while(node[s].father!=0){
printf("%c",node[s].step);
s=node[s].father;
}
printf("\n");
}
}
return 0;
}
没用康托展开(Memory Limit Exceeded):
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<cctype>
#include<queue>
#include<math.h>
#include<map>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#define INF 0x3f3f3f3f
#define N 1000005
using namespace std;
int to[4][2]={0,1,0,-1,1,0,-1,0};
char step[4]={'l','r','u','d'};
struct node{
int x,y;
string s;
string steps;
};
map<string,string> maps;
void bfs(){
int f1,f2;
queue<node> q;
maps.clear();
node begin,a,b;
begin.steps="",begin.x=2,begin.y=2,begin.s="12345678x";
q.push(begin);
while(!q.empty()){
a=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<4;i++){
b=a;
b.x+=to[i][0];
b.y+=to[i][1];
b.steps+=step[i];
if(b.x<0 || b.y<0 || b.x>2 || b.y>2) continue;
f1=3*a.x+a.y; //¶þάת»¯ÎªÒ»Î¬
f2=3*b.x+b.y;
b.s[f1]=a.s[f2];
b.s[f2]=a.s[f1];
if(maps.find(b.s)==maps.end()){
maps[b.s]=b.steps;
q.push(b);
}
}
}
}
int main(){
int i,j;
char str[10];
node f;
bfs();
for(i=0;i<9;i++){
cin>>str[i];
if(str[i]=='x'){
f.x=i/3;
f.y=i%3;
}
f.s+=str[i];
}
if(maps.find(str)==maps.end()) printf("unsolvable\n");
else{
string ans=maps[f.s];
reverse(ans.begin(),ans.end());
cout<<ans<<endl;
}
return 0;
}
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