（1）矩阵距离
给定一个 N 行 M 列的 01 矩阵 A，A[i][j] 与 A[k][l] 之间的曼哈顿距离定义为：

dist(A[i][j],A[k][l])=|i−k|+|j−l|
输出一个 N 行 M 列的整数矩阵 B，其中：

B[i][j]=min1≤x≤N,1≤y≤M,A[x][y]=1dist(A[i][j],A[x][y])
输入格式
第一行两个整数 N,M。

接下来一个 N 行 M 列的 01 矩阵，数字之间没有空格。

输出格式
一个 N 行 M 列的矩阵 B，相邻两个整数之间用一个空格隔开。

数据范围
1≤N,M≤1000
输入样例：
3 4
0001
0011
0110
输出样例：
3 2 1 0
2 1 0 0
1 0 0 1

代码

// //每个0到最近1的距离
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstring>
using namespace std;

typedef pair<int,int> PII;
const int N=1005;

char g[N][N];
int d[N][N];
queue<PII> q;
int n,m;

void bfs(){
    memset(d,-1,sizeof d);
    int dx[]={0,1,0,-1},dy[]={1,0,-1,0};
    for(int i=0;i<n;i++){
        for(int j=0;j<m;j++){
            if(g[i][j]=='1'){  //找到起点
                d[i][j]=0;
                q.push({i,j});
            }
        }

    }
    while(q.size()){
        PII t=q.front();
        q.pop();
        for(int i=0;i<4;i++){  //搜索
            int a=t.first+dx[i],b=t.second+dy[i];
            if(a<0 || a>=n || b<0 || b>=m) continue;  //是否越界
            if(d[a][b]!=-1) continue;  //是否走过
            q.push({a,b});
            d[a][b]=d[t.first][t.second]+1;
        }
    }
}

int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=0;i<n;i++){
        for(int j=0;j<m;j++){
            cin>>g[i][j];
        }
    }

    bfs();

    for(int i=0;i<n;i++){
        for(int j=0;j<m;j++){
            printf("%d ",d[i][j]);
        }
        puts("");
    }

    return 0;

}

(2)八数码
在一个 3×3 的网格中，1∼8 这 8 个数字和一个 x 恰好不重不漏地分布在这 3×3 的网格中。

例如：

1 2 3
x 4 6
7 5 8
在游戏过程中，可以把 x 与其上、下、左、右四个方向之一的数字交换（如果存在）。

我们的目的是通过交换，使得网格变为如下排列（称为正确排列）：

1 2 3
4 5 6
7 8 x
例如，示例中图形就可以通过让 x 先后与右、下、右三个方向的数字交换成功得到正确排列。

交换过程如下：

1 2 3 1 2 3 1 2 3 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
现在，给你一个初始网格，请你求出得到正确排列至少需要进行多少次交换。

输入格式
输入占一行，将 3×3 的初始网格描绘出来。

例如，如果初始网格如下所示：

1 2 3
x 4 6
7 5 8
则输入为：1 2 3 x 4 6 7 5 8

输出格式
输出占一行，包含一个整数，表示最少交换次数。

如果不存在解决方案，则输出 −1。

输入样例：
2 3 4 1 5 x 7 6 8
输出样例
19

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <unordered_map>
#include <queue>

using namespace std;

int bfs(string state)
{
    queue<string> q;
    unordered_map<string, int> d;

    q.push(state);
    d[state] = 0;

    int dx[4] = {-1, 0, 1, 0}, dy[4] = {0, 1, 0, -1};

    string end = "12345678x";
    while (q.size())
    {
        auto t = q.front();
        q.pop();

        if (t == end) return d[t];

        int distance = d[t];
        int k = t.find('x');
        int x = k / 3, y = k % 3;
        for (int i = 0; i < 4; i ++ )
        {
            int a = x + dx[i], b = y + dy[i];
            if (a >= 0 && a < 3 && b >= 0 && b < 3)
            {
                swap(t[a * 3 + b], t[k]);
                if (!d.count(t))
                {
                    d[t] = distance + 1;
                    q.push(t);
                }
                swap(t[a * 3 + b], t[k]);
            }
        }
    }

    return -1;
}

int main()
{
    char s[2];

    string state;
    for (int i = 0; i < 9; i ++ )
    {
        cin >> s;
        state += *s;
    }

    cout << bfs(state) << endl;

    return 0;
}

(3)魔板
Rubik 先生在发明了风靡全球的魔方之后，又发明了它的二维版本——魔板。

这是一张有 8 个大小相同的格子的魔板：

1 2 3 4
8 7 6 5
我们知道魔板的每一个方格都有一种颜色。

这 8 种颜色用前 8 个正整数来表示。

可以用颜色的序列来表示一种魔板状态，规定从魔板的左上角开始，沿顺时针方向依次取出整数，构成一个颜色序列。

对于上图的魔板状态，我们用序列 (1,2,3,4,5,6,7,8) 来表示，这是基本状态。

这里提供三种基本操作，分别用大写字母 A，B，C 来表示（可以通过这些操作改变魔板的状态）：

A：交换上下两行；
B：将最右边的一列插入到最左边；
C：魔板中央对的4个数作顺时针旋转。

下面是对基本状态进行操作的示范：

A：

8 7 6 5
1 2 3 4
B：

4 1 2 3
5 8 7 6
C：

1 7 2 4
8 6 3 5
对于每种可能的状态，这三种基本操作都可以使用。

你要编程计算用最少的基本操作完成基本状态到特殊状态的转换，输出基本操作序列。

注意：数据保证一定有解。

输入格式
输入仅一行，包括 8 个整数，用空格分开，表示目标状态。

输出格式
输出文件的第一行包括一个整数，表示最短操作序列的长度。

如果操作序列的长度大于0，则在第二行输出字典序最小的操作序列。

数据范围
输入数据中的所有数字均为 1 到 8 之间的整数。

输入样例：
2 6 8 4 5 7 3 1
输出样例：
7
BCABCCB
代码

#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <unordered_map>
#include <queue>

using namespace std;

char g[2][4];
unordered_map<string, pair<char, string>> pre; //第一个参数，转换后的字符串，第二个参数转变到该字符串的步数是 多少
unordered_map<string, int> dist;//第一个参数，转换后的字符串，第二个参数，哪一步（A,B,C）,第三个参数，转换前的字符串

void set(string state)
{
    for (int i = 0; i < 4; i ++ ) g[0][i] = state[i];
    for (int i = 7, j = 0; j < 4; i --, j ++ ) g[1][j] = state[i];
}

string get()
{
    string res;
    for (int i = 0; i < 4; i ++ ) res += g[0][i];
    for (int i = 3; i >= 0; i -- ) res += g[1][i];
    return res;
}

string move0(string state)
{
    set(state);
    for (int i = 0; i < 4; i ++ ) swap(g[0][i], g[1][i]);
    return get();
}

string move1(string state)
{
    set(state);
    int v0 = g[0][3], v1 = g[1][3];
    for (int i = 3; i > 0; i -- )
    {
        g[0][i] = g[0][i - 1];
        g[1][i] = g[1][i - 1];
    }
    g[0][0] = v0, g[1][0] = v1;
    return get();
}

string move2(string state)
{
    set(state);
    int v = g[0][1];
    g[0][1] = g[1][1];
    g[1][1] = g[1][2];
    g[1][2] = g[0][2];
    g[0][2] = v;
    return get();
}

int bfs(string start, string end)
{
    if (start == end) return 0;

    queue<string> q;
    q.push(start);
    dist[start] = 0;

    while (!q.empty())
    {
        auto t = q.front();
        q.pop();

        string m[3];
        m[0] = move0(t);
        m[1] = move1(t);
        m[2] = move2(t);

        for (int i = 0; i < 3; i ++ )
            if (!dist.count(m[i]))
            {
                dist[m[i]] = dist[t] + 1;
                pre[m[i]] = {'A' + i, t};
                q.push(m[i]);
                if (m[i] == end) return dist[end];
            }
    }

    return -1;
}

int main()
{
    int x;
    string start, end;
    for (int i = 0; i < 8; i ++ )
    {
        cin >> x;
        end += char(x + '0');
    }

    for (int i = 1; i <= 8; i ++ ) start += char('0' + i);

    int step = bfs(start, end);

    cout << step << endl;

    string res;
    while (end != start)
    {
        res += pre[end].first;
        end = pre[end].second;
    }

    reverse(res.begin(), res.end());

    if (step > 0) cout << res << endl;

    return 0;
}