Eight(South Central USA 1998)

Time Limit:5000MS     Memory Limit:32768KB     64bit IO Format:%I64d & %I64u

Description

The 15-puzzle has been around for over 100 years; even if you don't know it by that name, you've seen it. It is constructed with 15 sliding tiles, each with a number from 1 to 15 on it, and all packed into a 4 by 4 frame with one tile missing. Let's call the missing tile 'x'; the object of the puzzle is to arrange the tiles so that they are ordered as:

 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. 

 

Input

You will receive, several descriptions of configuration of the 8 puzzle. One description is just a list of the tiles in their initial positions, with the rows listed from top to bottom, and the tiles listed from left to right within a row, where the tiles are represented by numbers 1 to 8, plus 'x'. For example, this puzzle

1 2 3 
x 4 6 
7 5 8

is described by this list:

1 2 3 x 4 6 7 5 8

 

Output

You will print to standard output either the word ``unsolvable'', if the puzzle has no solution, or a string consisting entirely of the letters 'r', 'l', 'u' and 'd' that describes a series of moves that produce a solution. The string should include no spaces and start at the beginning of the line. Do not print a blank line between cases. 
 

Sample Input

2 3 4 1 5 x 7 6 8
 

Sample Output

ullddrurdllurdruldr
 
题目简单翻译:
八数码
给你一个八数码:(格式是一个九宫格,x代表空),问怎么操作能达到目标,即:
1 2 3
4 5 6
7 8 x
u代表空格向上交换,d代表空格向下交换,l代表空格向左交换,r代表空格向右交换。
例如:
给你一个八数码:
1 2 3
x 4 6
7 5 8
则把它变成目标需要三步:
1 2 3   r   1 2 3   d   1 2 3  r   1 2 3
x 4 6  --->  4 x 6  --->  4 5 6  --->  4 5 6
7 5 8      7 5 8      7 x 8      7 8 x
所以这个样例应该输出:
rdr
如果不能到达目标就输出“unsolvable”.
 
解题思路:广度优先搜索(BFS)
因为是多组数据,我们可以先求出所有情况,然后每次询问的时候直接输出结果就好了。
求出所有结果,我们就可以根据结果,来逆向bfs,直到所有的情况都求到。
 
代码:
 #include<cstdio>
#include<string>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
struct node
{
int t[][],x,y,Can;
int Last_Can,dir;
} St[];
int fac[]= {,,,,,,,,};
//康托展开的数组
//康托展开就是把一组数据按照字典序排列的那组数据的序号 int vis[];
queue<int> Q;
char dr[]="rlud";
int dx[]= {,,,-};
int dy[]= {-,,,};
//方向数组,与实际的方向相反,因为是逆向操作
int Cantor(int *t)//对一组数据求康拓值
{
int rev=;
for(int i=; i<; i++)
{
int counted=;
for(int j=i+; j<; j++)
if(t[i]>t[j]) counted++;
rev+=counted*fac[-i];
}
return rev;
}
bool check(int x,int y) //检查这个点是不是在矩形内
{
return x>=&&x<&&y>=&&y<;
}
void solve()//bfs求出所有的情况,并储存下来父节点
{
while(!Q.empty()) Q.pop();
node st;
st.x=st.y=;
int s[][]= {,,,,,,,,};
int t[];
for(int i=; i<; i++)
for(int j=; j<; j++)
t[i*+j]=s[i][j];
for(int i=; i<; i++)
for(int j=; j<; j++)
st.t[i][j]=s[i][j];
int StCan=Cantor(t);
st.Can=StCan;
st.Last_Can=-;
st.dir=-;
memset(vis,,sizeof vis);
vis[StCan]=;
St[StCan]=st;
Q.push(StCan);
int Sum=;
while(!Q.empty())
{
Sum++;
int TempCan=Q.front();
Q.pop();
for(int i=; i<; i++)
{
node e=St[TempCan];
int curx=e.x+dx[i];
int cury=e.y+dy[i];
if(check(curx,cury))
{
int c=e.t[curx][cury];
e.t[curx][cury]=e.t[e.x][e.y];
e.t[e.x][e.y]=c;
e.x=curx;
e.y=cury;
int t[];
for(int i=; i<; i++)
for(int j=; j<; j++)
t[i*+j]=e.t[i][j];
e.Can=Cantor(t);
e.Last_Can=TempCan;
e.dir=i;
if(!vis[e.Can])
{
vis[e.Can]=;
St[e.Can]=e;
Q.push(e.Can);
}
}
}
}
}
int main()
{
char c[];
int t[],x=;
solve();
while(scanf("%s",c)!=EOF)
{
if(c[]=='x') c[]='';
t[]=c[]-'';
for(int i=;i<;i++)
{
scanf("%s",c);
if(c[]=='x') c[]='';
t[i]=c[]-'';
}
int AnsCan=Cantor(t);
if(vis[AnsCan])
{
int p=AnsCan;
while(St[p].Last_Can+)
{
printf("%c",dr[St[p].dir]);
p=St[p].Last_Can;
}
printf("\n");
}
else
printf("unsolvable\n");
}
return ;
}

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