题目描述

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”。

样例

输入样例：
2  3  4  1  5  x  7  6  8 
输出样例
19

分析一下y总的思路，也相当于做个课堂笔记吧（这也太巧妙了吧，讲解视频不到20分钟，我愣是半天没想出来

1、题目的目标

求最小步数 -> 用BFS

2、移动情况

移动方式：

转以后：a = x + dx[i], b = y + dy[i].

思想：将每一种情况作为1个节点，目标情况即为终点

从初始状况移动到目标情况 —> 求最短路

3、问题

第一点：怎么表示一种情况使其能作为节点？

第二点：如何记录每一个状态的“距离”（即需要移动的次数）？

第三点：队列怎么定义，dist数组怎么定义？

4、解决方案

将 “3*3矩阵” 转化为 “字符串”

如：

​

所以：

队列可以用 queue<string>
//直接存转化后的字符串
dist数组用 unordered_map<string, int>
//将字符串和数字联系在一起，字符串表示状态，数字表示距离

5、矩阵与字符串的转换方式

6、代码

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

using namespace std;

int bfs(string start)
{
    //定义目标状态
    string end = "12345678x";
    //定义队列和dist数组
    queue<string> q;
    unordered_map<string, int> d;
    //初始化队列和dist数组
    q.push(start);
    d[start] = 0;
    //转移方式
    int dx[4] = {1, -1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, 1, -1};

    while(q.size())
    {
        auto t = q.front();
        q.pop();
        //记录当前状态的距离，如果是最终状态则返回距离
        int distance = d[t];
        if(t == end) return distance;
        //查询x在字符串中的下标，然后转换为在矩阵中的坐标
        int k = t.find('x');
        int x = k / 3, y = k % 3;

        for(int i = 0; i < 4; i++)
        {
            //求转移后x的坐标
            int a = x + dx[i], b = y + dy[i];
            //当前坐标没有越界
            if(a >= 0 && a < 3 && b >= 0 && b < 3)
            {
                //转移x
                swap(t[k], t[a * 3 + b]);
                //如果当前状态是第一次遍历，记录距离，入队
                if(!d.count(t))
                {
                    d[t] = distance + 1;
                    q.push(t);
                }
                //还原状态，为下一种转换情况做准备
                swap(t[k], t[a * 3 + b]);
            }
        }
    }
    //无法转换到目标状态，返回-1
    return -1;
}

int main()
{
    string c, start;
    //输入起始状态
    for(int i = 0; i < 9; i++)
    {
        cin >> c;
        start += c;
    }

    cout << bfs(start) << endl;

    return 0;
}

7、参考

算法基础课：第三章：搜索与图论（一）、Week4 习题课