LeetCode752. 打开转盘锁

Posted 2021-06-25 ZERO啊ZERO

752. 打开转盘锁

你有一个带有四个圆形拨轮的转盘锁。每个拨轮都有10个数字： \'0\', \'1\', \'2\', \'3\', \'4\', \'5\', \'6\', \'7\', \'8\', \'9\' 。每个拨轮可以自由旋转：例如把 \'9\' 变为 \'0\'，\'0\' 变为 \'9\' 。每次旋转都只能旋转一个拨轮的一位数字。

锁的初始数字为 \'0000\' ，一个代表四个拨轮的数字的字符串。

列表 deadends 包含了一组死亡数字，一旦拨轮的数字和列表里的任何一个元素相同，这个锁将会被永久锁定，无法再被旋转。

字符串 target 代表可以解锁的数字，你需要给出解锁需要的最小旋转次数，如果无论如何不能解锁，返回 -1 。

 

示例 1:

输入：deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
输出：6
解释：
可能的移动序列为 "0000" -> "1000" -> "1100" -> "1200" -> "1201" -> "1202" -> "0202"。
注意 "0000" -> "0001" -> "0002" -> "0102" -> "0202" 这样的序列是不能解锁的，
因为当拨动到 "0102" 时这个锁就会被锁定。

示例 2:

输入: deadends = ["8888"], target = "0009"
输出：1
解释：
把最后一位反向旋转一次即可 "0000" -> "0009"。

示例 3:

输入: deadends = ["8887","8889","8878","8898","8788","8988","7888","9888"], target = "8888"
输出：-1
解释：
无法旋转到目标数字且不被锁定。

示例 4:

输入: deadends = ["0000"], target = "8888"
输出：-1

提示：

• 1 <= deadends.length <= 500
• deadends[i].length == 4
• target.length == 4
• target 不在 deadends 之中
• target 和 deadends[i] 仅由若干位数字组成

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思路1：bfs

此问题可以转化为求源到目的的最小路径长度问题，采用bfs可做。

　　1. 状态的转移：一个字符串每次只能拨动一位,因此相邻的转换状态为字符串中每个字符向上或向下拨动一次

　　　　如：0000 -> 0001, 0010, 0009...

　　2. 需要记录每个转换状态，避免同一状态重复进入队列

　　3. 每次需要对每个转换状态，判断是否在deadends

 

具体代码

class Solution {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        if ("0000".equals(target)) return 0;

        Set<String> deadSet = new HashSet<>();
        for (String deadend: deadends) deadSet.add(deadend);
        if (deadSet.contains("0000")) {
            return -1;
        }

        Queue<String> q = new LinkedList<>();
        q.offer("0000");
        Set<String> seen = new HashSet<>();
        seen.add("0000");

        int step = 0;
        while (!q.isEmpty()) {
            ++step;
            int size = q.size();
            for (int i=0; i<size; i++) {
                String status = q.poll();
                for (String nextStatus: get(status)) {
                    if (!seen.contains(nextStatus) && !deadSet.contains(nextStatus)) {
                        if (nextStatus.equals(target)) {
                            return step;
                        }
                        q.offer(nextStatus);
                        seen.add(nextStatus);
                    }
                }
            }
        }
        return -1;
    }

    private Character numPre(char ch) {
        return ch == \'0\'? \'9\': (char)(ch - 1);
    }

    private Character numSucc(char ch) {
        return ch == \'9\'? \'0\': (char)(ch + 1);
    }

    private List<String> get(String status) {
        List<String> tmp = new ArrayList<>();
        char[] chs =  status.toCharArray();
        for (int i=0; i<4; i++) {
            char num = chs[i];
            char pre = numPre(num);
            chs[i] = pre;
            tmp.add(new String(chs));
            char succ = numSucc(num);
            chs[i] = succ;
            tmp.add(new String(chs));
            chs[i] = num;
        }
        return tmp;
    }
}