算法刷题day54:搜索(一)

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引言

针对于蓝桥杯,搜索问题还是非常之重要的,在省赛前深知暴搜的重要性,所以提前先把提高课的搜索一章给看了,结果省赛时用到的算法很少,几乎是没有,反而是刚学一两个星期的暴搜给了我很大的作用,全部题目几乎都用的是暴搜,所以对于 O I OI OI 赛制来说,暴搜的技巧还是很重要的,其实到了国赛也是很重要,听说国赛题都很难,而且有的题都是假题,所以说对于这种题,暴搜就显得更重要了,听说全打暴力就能国三,再对个一两道题目说不定就能国二,其实暴搜大部分样例跟全做出来没啥区别,只要你剪枝剪的好,就能多对几个样例,还是要多练,加油!


一、池塘计数

标签:BFS、Flood Fill

思路:其实就是一个找连通块的题目,只不过是一个八连通的,把 B F S BFS BFS 里的循环和方向变为对应的八个方向即可。具体的做法就是,遍历每一个格子,如果该格子没有被访问过,并且是一个池塘,就用 B F S BFS BFS 把这个池塘全部访问,然后结果加一,最后输出结果。

题目描述:

农夫约翰有一片 N∗M 的矩形土地。

最近,由于降雨的原因,部分土地被水淹没了。

现在用一个字符矩阵来表示他的土地。

每个单元格内,如果包含雨水,则用"W"表示,如果不含雨水,则用"."表示。

现在,约翰想知道他的土地中形成了多少片池塘。

每组相连的积水单元格集合可以看作是一片池塘。

每个单元格视为与其上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个邻近单元格相连。

请你输出共有多少片池塘,即矩阵中共有多少片相连的"W"块。

输入格式
第一行包含两个整数 N 和 M。

接下来 N 行,每行包含 M 个字符,字符为"W"或".",用以表示矩形土地的积水状况,字符之间没有空格。

输出格式
输出一个整数,表示池塘数目。

数据范围
1≤N,M≤1000
输入样例:
10 12
W........WW.
.WWW.....WWW
....WW...WW.
.........WW.
.........W..
..W......W..
.W.W.....WW.
W.W.W.....W.
.W.W......W.
..W.......W.
输出样例:
3

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 1010, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
char g[N][N];
bool st[N][N];

int dir[8][2] = {-1,-1, -1,0, -1,1, 0,-1, 0,1, 1,-1, 1,0, 1,1};

void bfs(PII S)
{
	st[S.x][S.y] = true;
	
	queue<PII> q; q.push(S);
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		
		for(int i = 0; i < 8; ++i)
		{
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m) continue;
			if(st[x][y] || g[x][y] == '.') continue;
			
			st[x][y] = true;
			q.push({x,y});
		}
	}
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n >> m;
	for(int i = 0; i < n; ++i) cin >> g[i];
	
	int res = 0;
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			if(!st[i][j] && g[i][j] == 'W')
			{
				res++;
				bfs({i,j});
			}
		}
	}
	
	cout << res << endl;
	
	return 0;
}

二、城堡问题

标签:BFS

思路:这道题要求的是连通块的个数,以及连通块中最大的那个。不一样的是,该题的限制变成了每一个房间都会有墙,也就是说能不能向某一个方向移动就看该方向是否有墙,一般这种拿数字代表墙的都是二进制位来表示的,只要把对应方向和该二进制位对应起来,拿位运算就知道该方向是否有墙,然后就是正常操作了,每找一个点就给该连通块数加一,返回总数即可。

题目描述:

    1   2   3   4   5   6   7  
   #############################
 1 #   |   #   |   #   |   |   #
   #####---#####---#---#####---#
 2 #   #   |   #   #   #   #   #
   #---#####---#####---#####---#
 3 #   |   |   #   #   #   #   #
   #---#########---#####---#---#
 4 #   #   |   |   |   |   #   #
   #############################
           (图 1)

   #  = Wall   
   |  = No wall
   -  = No wall

   方向:上北下南左西右东。
图1是一个城堡的地形图。

请你编写一个程序,计算城堡一共有多少房间,最大的房间有多大。

城堡被分割成 m∗n个方格区域,每个方格区域可以有0~4面墙。

注意:墙体厚度忽略不计。

输入格式
第一行包含两个整数 m 和 n,分别表示城堡南北方向的长度和东西方向的长度。

接下来 m 行,每行包含 n 个整数,每个整数都表示平面图对应位置的方块的墙的特征。

每个方块中墙的特征由数字 P 来描述,我们用1表示西墙,2表示北墙,4表示东墙,8表示南墙,P 为该方块包含墙的数字之和。

例如,如果一个方块的 P 为3,则 3 = 1 + 2,该方块包含西墙和北墙。

城堡的内墙被计算两次,方块(1,1)的南墙同时也是方块(2,1)的北墙。

输入的数据保证城堡至少有两个房间。

输出格式
共两行,第一行输出房间总数,第二行输出最大房间的面积(方块数)。

数据范围
1≤m,n≤50,0≤P≤15
输入样例:
4 7 
11 6 11 6 3 10 6 
7 9 6 13 5 15 5 
1 10 12 7 13 7 5 
13 11 10 8 10 12 13 
输出样例:
5
9

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 55, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
int g[N][N];
bool st[N][N];

int dir[4][2] = {0,-1, -1,0, 0,1, 1,0};  // 对应方向 

int bfs(PII S)  // 找出每个连通块内的块数
{
	st[S.x][S.y] = true;
	
	int res = 1;
	queue<PII> q; q.push(S);
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		
		for(int i = 0; i < 4; ++i)
		{
			// 注意这里是从 t 走的
			if(g[t.x][t.y] >> i & 1) continue;  // 刚好用与运算与之对应方向
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m) continue;
			if(st[x][y]) continue;
			
			res++;
			st[x][y] = true;
			q.push({x,y}); 
		}	
	}
	return res;	
} 

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n >> m;  // 不要被变量名所骗,要看具体含义
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			cin >> g[i][j];
		}
	}
	
	int sum = 0, maxv = 0;
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			if(!st[i][j])
			{
				int t = bfs({i,j});
				sum++;
				maxv = max(maxv, t);
			}
		}
	}
	
	cout << sum << endl << maxv << endl;
	
	return 0;
}

三、山峰和山谷

标签:BFS、Flood Fill

思路:这道题问山峰和山谷的数量,其实就是遍历每一个连通块(高度相同),然后遍历的同时,看看周围有没有比它更高的或者更低的,如果没有比他高的那就是山峰,如果没有比它低的,那就是山谷,如果两个都没有那就都是,刚好也满足题目的要求。有一个细节,就是判断的是周围,所以只要不越界就都要判断一下,所以不必先判断是否能走,应最后判断。

题目描述:

FGD小朋友特别喜欢爬山,在爬山的时候他就在研究山峰和山谷。

为了能够对旅程有一个安排,他想知道山峰和山谷的数量。

给定一个地图,为FGD想要旅行的区域,地图被分为 n×n 的网格,每个格子 (i,j) 的高度 w(i,j) 是给定的。

若两个格子有公共顶点,那么它们就是相邻的格子,如与 (i,j) 相邻的格子有(i−1,j−1),(i−1,j),(i−1,j+1),(i,j−1),(i,j+1),(i+1,j−1)
,(i+1,j),(i+1,j+1)。

我们定义一个格子的集合 S 为山峰(山谷)当且仅当:

S 的所有格子都有相同的高度。S 的所有格子都连通。对于 s 属于 S,与 s 相邻的 s′ 不属于 S,都有 ws>ws′(山峰),或者 ws<ws′(山谷)。

如果周围不存在相邻区域,则同时将其视为山峰和山谷。

你的任务是,对于给定的地图,求出山峰和山谷的数量,如果所有格子都有相同的高度,那么整个地图即是山峰,又是山谷。

输入格式
第一行包含一个正整数 n,表示地图的大小。

接下来一个 n×n 的矩阵,表示地图上每个格子的高度 w。

输出格式
共一行,包含两个整数,表示山峰和山谷的数量。

数据范围
1≤n≤1000,0≤w≤109
输入样例1:
5
8 8 8 7 7
7 7 8 8 7
7 7 7 7 7
7 8 8 7 8
7 8 8 8 8
输出样例1:
2 1
输入样例2:
5
5 7 8 3 1
5 5 7 6 6
6 6 6 2 8
5 7 2 5 8
7 1 0 1 7
输出样例2:
3 3

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 1010, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
int g[N][N];
bool st[N][N];
int high, low;

int dir[8][2] = {-1,-1, -1,0, -1,1, 0,-1, 0,1, 1,-1, 1,0, 1,1};

void bfs(PII S)
{
	st[S.x][S.y] = true;
	
	bool has_higher = false, has_lower = false;
	queue<PII> q; q.push(S);
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		
		for(int i = 0; i < 8; ++i)
		{
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) continue;  // 先判断是否越界
			
			if(g[x][y] > g[t.x][t.y]) has_higher = true;  // 判断周围
			if(g[x][y] < g[t.x][t.y]) has_lower = true;
			
			if(st[x][y] || g[x][y] != g[t.x][t.y]) continue;  // 判断是否为连通块
			
			st[x][y] = true;
			q.push({x,y});
		}
	}
	
	if(!has_higher) high++;  // 没有比它高的
	if(!has_lower) low++;  // 没有比他低的 
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n;
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < n; ++j)
		{
			cin >> g[i][j];
		}
	}
	
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < n; ++j)
		{
			if(!st[i][j])
			{
				bfs({i,j});
			}
		}
	}
	
	cout << high << " " << low << endl;
	
	return 0;
}

四、迷宫问题

标签:BFS

思路:这道题问的是一个最短的路径,其实针对于 B F S BFS BFS 来说第一次走过的点,就是该点的最短路径,我们只要在遍历的时候,把要更新的点的前驱记下来即可。因为路径是从起点开始,我们可以直接从后向前遍历,这样在推导的时候就可以顺便打印了。

题目描述:

给定一个 n×n 的二维数组,如下所示:

int maze[5][5] = {

0, 1, 0, 0, 0,

0, 1, 0, 1, 0,

0, 0, 0, 0, 0,

0, 1, 1, 1, 0,

0, 0, 0, 1, 0,

};
它表示一个迷宫,其中的1表示墙壁,0表示可以走的路,只能横着走或竖着走,不能斜着走,要求编程序找出从左上角到右下角
的最短路线。

数据保证至少存在一条从左上角走到右下角的路径。

输入格式
第一行包含整数 n。

接下来 n 行,每行包含 n 个整数 0 或 1,表示迷宫。

输出格式
输出从左上角到右下角的最短路线,如果答案不唯一,输出任意一条路径均可。

按顺序,每行输出一个路径中经过的单元格的坐标,左上角坐标为 (0,0),右下角坐标为 (n−1,n−1)。

数据范围
0≤n≤1000
输入样例:
5
0 1 0 0 0
0 1 0 1 0
0 0 0 0 0
0 1 1 1 0
0 0 0 1 0
输出样例:
0 0
1 0
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
3 4
4 4

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 1010, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
int g[N][N];
bool st[N][N];
PII pre[N][N]; 

int dir[4][2] = {0,1,0,-1,1,0,-1,0};

void bfs()
{
	st[n-1][n-1] = true;
	
	queue<PII> q; q.push({n-1,n-1});
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		if(t.x == 0 && t.y == 0) return;
		
		for(int i = 0; i < 4; ++i)
		{
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) continue;
			if(st[x][y] || g[x][y] == 1) continue;
			
			st[x][y] = true;
			pre[x][y] = {t.x,t.y};
			q.push({x,y});
		}
	}
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n;
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < n; ++j)
		{
			cin >> g[i][j];
		}
	}
	
	bfs();
	
	PII start = {0,0}, end = {n-1,n-1};
	while(start != end)
	{
		cout << start.x << " " << start.y << endl;
		start = pre[start.x][start.y];
	}
	cout << end.x << " " << end.y << endl;
	
	return 0;
}

五、武士风度的牛

标签:搜索、广度优先搜索、BFS

思路:这道题首先要看清楚行列,不一定是按顺序给你的,所以要小心,然后就是只不过搜索的时候把方式变了,其实本质上还是行列的一个变化而已,然后就是正常的求最短路。

最短路注意要点: 1. 输入的行列顺序 2. 起始点有时就是障碍 3. 起点有时是终点 4. 终点的符号跟正常的符号不一样

题目描述:

农民 John 有很多牛,他想交易其中一头被 Don 称为 The Knight 的牛。

这头牛有一个独一无二的超能力,在农场里像 Knight 一样地跳(就是我们熟悉的象棋中马的走法)。

虽然这头神奇的牛不能跳到树上和石头上,但是它可以在牧场上随意跳,我们把牧场用一个 x,y 的坐标图来表示。

这头神奇的牛像其它牛一样喜欢吃草,给你一张地图,上面标注了 The Knight 的开始位置,树、灌木、石头以及其它障碍的位置,
除此之外还有一捆草。

现在你的任务是,确定 The Knight 要想吃到草,至少需要跳多少次。

The Knight 的位置用 K 来标记,障碍的位置用 * 来标记,草的位置用 H 来标记。

这里有一个地图的例子:

             11 | . . . . . . . . . .
             10 | . . . . * . . . . . 
              9 | . . . . . . . . . . 
              8 | . . . * . * . . . . 
              7 | . . . . . . . * . . 
              6 | . . * . . * . . . H 
              5 | * . . . . . . . . . 
              4 | . . . * . . . * . . 
              3 | . K . . . . . . . . 
              2 | . . . * . . . . . * 
              1 | . . * . . . . * . . 
              0 ----------------------
                                    1 
                0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 
The Knight 可以按照下图中的 A,B,C,D... 这条路径用 5 次跳到草的地方(有可能其它路线的长度也是 5):

             11 | . . . . . . . . . .
             10 | . . . . * . . . . .
              9 | . . . . . . . . . .
              8 | . . . * . * . . . .
              7 | . . . . . . . * . .
              6 | . . * . . * . . . F<
              5 | * . B . . . . . . .
              4 | . . . * C . . * E .
              3 | .>A . . . . D . . .
              2 | . . . * . . . . . *
              1 | . . * . . . . * . .
              0 ----------------------
                                    1
                0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
注意: 数据保证一定有解。

输入格式
第 1 行: 两个数,表示农场的列数 C 和行数 R。

第 2..R+1 行: 每行一个由 C 个字符组成的字符串,共同描绘出牧场地图。

输出格式
一个整数,表示跳跃的最小次数。

数据范围
1≤R,C≤150
输入样例:
10 11
..........
....*.....
..........
...*.*....
.......*..
..*..*...H
*.........
...*...*..
.K........
...*.....*
..*....*..
输出样例:
5

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 155, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
char g[N][N];
int dist[N][N];
PII S, E;

int dir[8][2] = {-2,-1, -2,1, -1,-2, -1,2, 1,-2, 1,2, 2,-1, 2,1};

int bfs()
{
	if(g[S.x][S.y] == '*' || g[E.x][E.y] == '*') return false;
	
	memset(dist, -1, sizeof dist);
	dist[S.x][S.y] = 0;
	
	queue<PII> q; q.push(S);
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		if(t == E) return dist[t.x][t.y];  // 防止起点即终点
		
		for(int i = 0; i < 8; ++i)
		{
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m) continue;
			if(dist[x][y] != -1 || g[x][y] == '*') continue;  //=='*',因为起始点都不是'.' ,如果 != '.',访问不到终点
			
			dist[x][y] = dist[t.x][t.y] + 1;
			q.push({x,y}); 
		}
	}
	return -1;
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> m >> n;  // 看清楚行列
	for(int i = 0; i < n; ++i) 
	{
		cin >> g[i];
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			if(g[i][j] == 'K') S = {i,j};
			if(g[i][j] == 'H') E = {i,j};
		}
	}
	
	cout << bfs() << endl;
	
	return 0;
}

六、抓住那头牛

标签:BFS

思路:这道题实际上跟上一题差不多,都是改变坐标,只不过这种方式第一次可能写不出来,但是看了一遍就会了,其余的也只是正常写法。这里说一下为什么小于零,或者大于两倍的 n n n 就非最优解,因为答案存在于 0 ∼ n 0\sim n 0∼n ,能走到零肯定是减到的,所以之后唯一的操作就是加,那就多余走了嘛。然后因为最多也只会走到这,再走明显就不如之前了。

题目描述:

农夫知道一头牛的位置,想要抓住它。

农夫和牛都位于数轴上,农夫起始位于点 N,牛位于点 K。

农夫有两种移动方式:

从 X 移动到 X−1 或 X+1,每次移动花费一分钟从 X 移动到 2∗X,每次移动花费一分钟假设牛没有意识到农夫的行动,站在原地不动。

农夫最少要花多少时间才能抓住牛?

输入格式
共一行,包含两个整数N和K。

输出格式
输出一个整数,表示抓到牛所花费的最少时间。

数据范围
0≤N,K≤105
输入样例:
5 17
输出样例:
4

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 2e5+10, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
int dist[N];

int bfs()
{
	memset(dist, -1, sizeof dist);
	dist[n] = 0;
	
	queue<int> q; q.push(n);
	while(q.size())
	{
		int t = q.front(); q.pop();
		
		if(t == m) return dist[t];
		
		for(int i = 0; i < 3; ++i)
		{
			int x;
			if(!i) x = t - 1;
			else if(i == 1) x = t + 1;
			else x = t * 2;
			
			if(x < 0 || x > N) continue;  // 因为已经非最优解了
			if(dist[x] != -1) continue;
			
			dist[x] = dist[t] + 1;
			q.push(x); 
		}
	}
	return -1;
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n >> m;
	
	cout << bfs() << endl;
	
	return 0;
}

七、矩阵距离

标签:BFS、多源BFS

思路:这道题问的是所有的格子到 1 1 1 的最短距离,我们可以反过来从所有的 1 1 1 出发,去求到所有的距离,实际做法就是把所有的 1 1 1 入队,并把距离初始化为 0 0 0 ,然后跑一遍 B F S BFS BFS 。

题目描述:

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

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 1010, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
char g[N][N];
int dist[N][N];

int dir[4][2] = {0,1,0,-1,1,0,-1,0};

void bfs()
{
	memset(dist, -1, sizeof dist);
	queue<PII> q;
	
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			if(g[i][j] == '1')
			{
				dist[i][j] = 0;
				q.push({i,j});
			}
		}
	}
	
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		
		for(int i = 0; i < 4; ++i)
		{
			int x = t.x + dir[i][0];
			int y = t.y + dir[i][1];
			if(x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m) continue;
			if(dist[x][y] != -1) continue;
			
			dist[x][y] = dist[t.x][t.y] + 1;
			q.push({x,y});
		}
	}
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	cin >> n >> m;
	for(int i = 0; i < n; ++i) cin >> g[i];
	
	bfs();
	
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < m; ++j)
		{
			cout << dist[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	
	return 0;
}

八、魔板

标签:BFS

思路:其实就是状态的表示发生了变化,我用的是如下图的一个对应的顺序,其实这个表示方式不唯一,只要输入输出和变化一一对应即可。我这里面的数字都是下标,这样在变化的时候好理解。总的就是一个 B F S BFS BFS ,然后每次取出队头,进行三种变化,由于字典序最小,就按照 A B C ABC ABC 的顺序,然后有一个哈希表,存的是一对键值都是字符串,分别对应当前的状态,以及从起点到当前状态的操作方式,具体就跟 d i s t dist dist 的作用是一样的,还能用 c o u n t count count 方法来看这个状态是否访问过,根据操作方法的顺序来增加操作方法,然后就是具体的操作,我就是根据具体的下标变化,来赋值的。详情见代码,发现结构跟抓住那头牛是一模一样,只是状态和具体的操作不一样了而已。

题目描述:

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

示例代码:

cpp 复制代码
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
typedef pair<int,int> PII;
#define x first
#define y second

const int N = 1e5+10, M = N, INF = 0x3f3f3f3f;

int n, m;
unordered_map<string,string> dist;
string S = "12345678", E;

string dir = "ABC";

string op1(string src)
{
	string res = src;
	for(int i = 0; i < 4; ++i)
	{
		swap(res[i], res[7-i]);
	}
	return res;
}

string op2(string src)
{
	string res = src;
	int t[8] = {3,0,1,2,5,6,7,4};
	for(int i = 0; i < 8; ++i)
	{
		res[i] = src[t[i]];
	}
	return res;
}

string op3(string src)
{
	string res = src;
	res[1] = src[6], res[2] = src[1];
	res[5] = src[2], res[6] = src[5];
	return res;
}

string bfs()
{
	dist[S] = "";
	
	queue<string> q; q.push(S);
	while(q.size())
	{
		auto t = q.front(); q.pop();
		if(t == E) return dist[E];
		
		for(int i = 0; i < 3; ++i)
		{
			string x;
			if(!i) x = op1(t);
			else if(i == 1) x = op2(t);
			else x = op3(t);
			
			if(dist.count(x)) continue;
			
			dist[x] = dist[t] + dir[i];
			q.push(x); 
		}
	}
	return "impossible";
}

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(0); cin.tie(0); cout.tie(0);
	
	string t; 
	while(cin >> t) E += t;
	
	string res = bfs();
	cout << res.size() << endl;
	if(res.size()) cout << res << endl;
	
	return 0;
}
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