【wikioi】1004 四子连棋

算法：BFS

//2014-02-05更新

*******************************2013-10-15*******************************

PS：被卡过2天。日期：2013-10-14 ~ 2013-10-15 17:28:21

此题卡了我一天，原因是宽搜时方向搞错= =（汗= =），而这个错误我竟然检查了好久= =！！

（大神不要笑，我用来超多的代码来实现= =是别人提交代码的5倍以上，，，200多行= =）

2014.01.02 PS: 我承认我是脑残了，现在已会写bfs，改天有时间修改下，下面这个程序很好的证明了我不会搜索= =

#include <iostream>

#include <cstring>

#include <queue>

using namespace std;

enum pa{NUL, LEFT, UP, RIGHT, DOWN};	//四个方向

enum color{O, W, B};					//白色用W表示，黑色用B表示，NUL就表示空格

struct st

{

	color m[4][4];

	short d;				//次数

	short x1, y1, x2, y2;	//空格的位置

	bool who;				//0表示到白棋走，1表示黑棋走

	pa p1, p2;				//空格之前所在的位置，即以本格子来看从哪个位置是移动之前的状态

	st& operator= (const st& s)

	{

		memcpy(m, s.m, sizeof(m));

		d=s.d; who=s.who;

		p1=s.p1; p2=s.p2;

		x1=s.x1; x2=s.x2;

		y1=s.y1; y2=s.y2;

		return *this;

	}

	st(){memset(m, 0, sizeof(m)); d=0; x1=x2=y1=y2=-1; p1=p2=NUL; who=1;}

}state;

queue<st> q;

int i, j;

void readin()

{

	char chartemp;

	for(i = 0; i < 4; i++) for(j = 0; j < 4; j++)

	{

		cin >> chartemp;

		if(chartemp == 'W') state.m[i][j] = W;

		else if(chartemp == 'B') state.m[i][j] = B;

		else

		{

			state.m[i][j] = O;

			if(state.x1 == -1)

				state.x1 = i, state.y1 = j;

			else

				state.x2 = i, state.y2 = j;

		}

	}

}

void chu()

{

	st t = state;

	if(t.x1+1<4 && t.m[t.x1+1][t.y1] != O) //第一个空格 向下移

	{

		t.p1 = UP; t.p2 = NUL;

		t.x1++; t.m[t.x1-1][t.y1] = t.m[t.x1][t.y1];

		t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x1-1][t.y1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.x2+1<4 && t.m[t.x2+1][t.y2] != O) //第二个空格 向下移

	{

		t.p2 = UP; t.p1 = NUL;

		t.x2++; t.m[t.x2-1][t.y2] = t.m[t.x2][t.y2];

		t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x2-1][t.y2]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.y1+1<4 && t.m[t.x1][t.y1+1] != O) //第一个空格 向右移

	{

		t.p1 = LEFT; t.p2 = NUL;

		t.y1++; t.m[t.x1][t.y1-1] = t.m[t.x1][t.y1];

		t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x1][t.y1-1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.y2+1<4 && t.m[t.x2][t.y2+1] != O) //第二个空格 向右移

	{

		t.p2 = LEFT; t.p1 = NUL;

		t.y2++; t.m[t.x2][t.y2-1] = t.m[t.x2][t.y2];

		t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x2][t.y2-1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.x1 > 0 && t.m[t.x1-1][t.y1] != O) //第一个空格 向上移

	{

		t.p1 = DOWN; t.p2 = NUL;

		t.x1--; t.m[t.x1+1][t.y1] = t.m[t.x1][t.y1];

		t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x1+1][t.y1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.x2 > 0 && t.m[t.x2-1][t.y2] != O) //第二个空格 向上移

	{

		t.p2 = DOWN; t.p1 = NUL;

		t.x2--; t.m[t.x2+1][t.y2] = t.m[t.x2][t.y2];

		t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x2+1][t.y2]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.y1 > 0 && t.m[t.x1][t.y1-1] != O) //第一个空格 向左移

	{

		t.p1 = RIGHT; t.p2 = NUL;

		t.y1--; t.m[t.x1][t.y1+1] = t.m[t.x1][t.y1];

		t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x1][t.y1+1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

	t = state;

	if(t.y2 > 0 && t.m[t.x2][t.y2-1] != O) //第二个空格 向左移

	{

		t.p2 = RIGHT; t.p1 = NUL;

		t.y2--; t.m[t.x2][t.y2+1] = t.m[t.x2][t.y2];

		t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++;

		t.who = t.m[t.x2][t.y2+1]-1; t.who = !t.who;

		q.push(t);

	}

}

bool check(const st& s)

{

	int x, y; pa p; bool bp = 1;

	if(s.p1 != NUL) p = s.p1; else {p = s.p2; bp = 0;}

	switch(p)

	{

		case UP:

			x = (bp?s.x1-1:s.x2-1); y = (bp?s.y1:s.y2);

			break;

		case DOWN:

			x = (bp?s.x1+1:s.x2+1); y = (bp?s.y1:s.y2);

			break;

		case RIGHT:

			x = (bp?s.x1:s.x2); y = (bp?s.y1+1:s.y2+1);

			break;

		case LEFT:

			x = (bp?s.x1:s.x2); y = (bp?s.y1-1:s.y2-1);

			break;

		default:

			return 0;

	}

	if((s.m[x][0]==s.m[x][1]&&s.m[x][1]==s.m[x][2]&&s.m[x][2]==s.m[x][3]) ||

	   (s.m[0][y]==s.m[1][y]&&s.m[1][y]==s.m[2][y]&&s.m[2][y]==s.m[3][y]) ||

	   (s.m[0][0]==s.m[1][1]&&s.m[1][1]==s.m[2][2]&&s.m[2][2]==s.m[3][3]) ||

	   (s.m[0][3]==s.m[1][2]&&s.m[1][2]==s.m[2][1]&&s.m[2][1]==s.m[3][0])  )

		return 1;

	return 0;

}

int main()

{

	readin();

	chu();

	st s, t;

	int n = 0; //迭代

	while(++n != 10000000)

	{

		s = q.front(); q.pop();

		if(check(s)) break;

		t = s;

		// 要判断是否这个点是从原来方向移动得到的，如果要向上移，则p域就不能是下面，否则会大大损耗空间和时间

		if(t.x1+1<4 && t.p1 != DOWN && t.m[t.x1+1][t.y1] != O && t.m[t.x1+1][t.y1]-1 == t.who) //第一个空格 向下移

		{

			t.p1 = UP; t.p2 = NUL;

			t.x1++; t.m[t.x1-1][t.y1] = t.m[t.x1][t.y1];

			t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.x2+1<4 && t.p2 != DOWN && t.m[t.x2+1][t.y2] != O && t.m[t.x2+1][t.y2]-1 == t.who) //第二个空格 向下移

		{

			t.p2 = UP; t.p1 = NUL;

			t.x2++; t.m[t.x2-1][t.y2] = t.m[t.x2][t.y2];

			t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.y1+1<4 && t.p1 != RIGHT && t.m[t.x1][t.y1+1] != O && t.m[t.x1][t.y1+1]-1 == t.who) //第一个空格 向右移

		{

			t.p1 = LEFT; t.p2 = NUL;

			t.y1++; t.m[t.x1][t.y1-1] = t.m[t.x1][t.y1];

			t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.y2+1<4 && t.p2 != RIGHT && t.m[t.x2][t.y2+1] != O && t.m[t.x2][t.y2+1]-1 == t.who) //第二个空格 向右移

		{

			t.p2 = LEFT; t.p1 = NUL;

			t.y2++; t.m[t.x2][t.y2-1] = t.m[t.x2][t.y2];

			t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.x1 > 0 && t.p1 != UP && t.m[t.x1-1][t.y1] != O && t.m[t.x1-1][t.y1]-1 == t.who) //第一个空格 向上移

		{

			t.p1 = DOWN; t.p2 = NUL;

			t.x1--; t.m[t.x1+1][t.y1] = t.m[t.x1][t.y1];

			t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.x2 > 0 && t.p2 != UP && t.m[t.x2-1][t.y2] != O && t.m[t.x2-1][t.y2]-1 == t.who) //第二个空格 向上移

		{

			t.p2 = DOWN; t.p1 = NUL;

			t.x2--; t.m[t.x2+1][t.y2] = t.m[t.x2][t.y2];

			t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.y1 > 0 && t.p1 != LEFT && t.m[t.x1][t.y1-1] != O && t.m[t.x1][t.y1-1]-1 == t.who) //第一个空格 向左移

		{

			t.p1 = RIGHT; t.p2 = NUL;

			t.y1--; t.m[t.x1][t.y1+1] = t.m[t.x1][t.y1];

			t.m[t.x1][t.y1] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

		t = s;

		if(t.y2 > 0 && t.p2 != LEFT && t.m[t.x2][t.y2-1] != O && t.m[t.x2][t.y2-1]-1 == t.who) //第二个空格 向左移

		{

			t.p2 = RIGHT; t.p1 = NUL;

			t.y2--; t.m[t.x2][t.y2+1] = t.m[t.x2][t.y2];

			t.m[t.x2][t.y2] = O; t.d++; t.who = !t.who;

			q.push(t);

		}

	}

	cout << s.d << endl;

	return 0;

}

*******************************2014-02-05*******************************

算法：BFS+Hash判重

裸BFS后，看了题解，有 Hash判重 知识，可算长姿势了。

Hash判重：将图看成一串数字，我们可以发现，这可以当作n进制的数看待，那么hash就有着落了。。我们将这个n进制数转换为十禁止，再开个数组，就可以hash了

这题的图元素只有3个，那么我们就可以将它看成3进制数来做hash。

注意：做hash的时候的mod要用质数（自己想为什么），因为这个图的长度为16，有7个2，那么经过粗略计算，这个hash的mod在40700000的后面，自己写了个小prime判定，找出了一个质数 40700017，就用它了。

代码：

#include <iostream>

#include <cstring>

using namespace std;

struct Map {

	int m[4][4], x1, x2, y1, y2;

	int ans, who;

	Map& operator= (Map& a) { memcpy(m, a.m, sizeof(a.m)); x1=a.x1; x2=a.x2; y1=a.y1; y2=a.y2; ans=a.ans; who=a.who; return *this; }

}q[600009]; //我们模拟队列，开那么多应该够了吧。。不够就用循环队列

Map t; //作为全局temp

const int mod = 40700017;

bool Hash[mod];

bool check(int f) {

	//判断行和列

	for(int i = 0; i < 4; ++i)

		if( (q[f].m[i][0]==q[f].m[i][1] && q[f].m[i][1]==q[f].m[i][2] && q[f].m[i][2]==q[f].m[i][3]) ||

			(q[f].m[0][i]==q[f].m[1][i] && q[f].m[1][i]==q[f].m[2][i] && q[f].m[2][i]==q[f].m[3][i]) )

			return true;

	//判断斜边

	if( (q[f].m[0][0]==q[f].m[1][1] && q[f].m[1][1]==q[f].m[2][2] && q[f].m[2][2]==q[f].m[3][3]) ||

		(q[f].m[0][3]==q[f].m[1][2] && q[f].m[1][2]==q[f].m[2][1] && q[f].m[2][1]==q[f].m[3][0]) )

		return true;

	return false;

}

void swap(int x, int y, int xx, int yy, int w) {

	t.m[x][y] = t.m[xx][yy];

	t.m[xx][yy] = 0;

	if(w == 1) t.x1 = xx, t.y1 = yy;

	else	   t.x2 = xx, t.y2 = yy;

	t.who = t.m[x][y];

}

bool hash(Map& s) {

	//k是3^x次方的结果

	int i, j, k = 1, h = 0;

	for(i = 0; i < 4; ++i)

		for(j = 0; j < 4; ++j) {

			h += s.m[i][j] * k;

			k *= 3;

		}

	h %= mod;

	if(Hash[h]) return false;

	Hash[h] = 1;

	return true;

}

void bfs() {

	int f = 0, l = 1;

	int x1, y1, x2, y2;

	while(f != l) {

		if(check(f)) { cout << q[f].ans; break; }

		q[f].ans++;

		x1 = q[f].x1; y1 = q[f].y1; x2 = q[f].x2; y2 = q[f].y2;

		//8种情况。。我承认可以简略代码的，但是算了。这样看起来壮观 >_<

		if(x1 > 0 && q[f].m[x1-1][y1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x1, y1, x1-1, y1, 1); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(x1 < 3 && q[f].m[x1+1][y1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x1, y1, x1+1, y1, 1); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(y1 > 0 && q[f].m[x1][y1-1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x1, y1, x1, y1-1, 1); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(y1 < 3 && q[f].m[x1][y1+1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x1, y1, x1, y1+1, 1); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(x2 > 0 && q[f].m[x2-1][y2] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x2, y2, x2-1, y2, 2); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(x2 < 3 && q[f].m[x2+1][y2] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x2, y2, x2+1, y2, 2); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(y2 > 0 && q[f].m[x2][y2-1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x2, y2, x2, y2-1, 2); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		if(y2 < 3 && q[f].m[x2][y2+1] != q[f].who) { t = q[f]; swap(x2, y2, x2, y2+1, 2); if(hash(t)) q[l++] = t; }

		f++;

	}

}

int main() {

	char t; bool ok = 1;

	for(int i = 0; i < 4; ++i) for(int j = 0; j < 4; ++j) {

		cin >> t;

		switch(t) {

		case 'B': q[0].m[i][j] = 2; break;

		case 'W': q[0].m[i][j] = 1; break;

		case 'O': q[0].m[i][j] = 0;

				  if(ok) q[0].x1 = i, q[0].y1 = j, ok = 0;

				  else	 q[0].x2 = i, q[0].y2 = j;

				  break;

		}

	}

	bfs();

	return 0;

}

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