BFS搜索算法应用_Codevs 1004

Posted 2020-09-06 豆子

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <map>
#include <set>
using namespace std;

const int maxn = 4;
//可移动方向 
int dir[4][2] = { { -1, 0 }, { 0, 1 }, { 1, 0 }, { 0, -1 } };
struct Status {
    //last = 1 : 黑子, last = 2 : 白子 
    //包括把16位3进制转换成一个十进制数的结果hash,移动步数step 
    int hash, step, last;      //hash:为了描述棋子的位置信息,但是不能重复 
    int map[maxn][maxn];
} Map;

/*
* h[1][x]记录黑子放的移动到达的信息
* h[1][x]=false，表示还没有移动这个状态
* h[1][x]=true, 表示之前已经到达过, 不用进队
*/
map<int, bool> h[3];
queue<Status> que;                //BFS, 队列

void input();                            //输入数据 
void solve();                            //启动函数 
bool judge(int r, int c);        //判断越界 
bool check(Status a);              //判断是否满足目标状态 
//移动一步，生成新的棋子位置, k 为移动方向 
void Move(Status now, int r, int c, int k);
void findSpace(const Status& now, int &r, int &c, int &r2, int &c2); //找到空格的位置 
//把此时棋盘的状态, 全部用0,1,2表示每一位的三进制,转换成一个十进制
int getHash(Status a);          //对当前棋盘的棋子设置HashCode  
void BFS();                              //宽搜BFS

void input()
{
    char s[10];
    /*
    * 把每一位的棋子 换成 空格-0,黑子-1, 白子-2 (三进制)
    * 这是一个16位的3进制数, 对应一个十进制数, 然后通过哈希该
    * 棋盘的十进制数, 则可找到对应的棋盘状态
    */
    for (int i = 0; i < maxn; i++)
    {
        scanf("%s", s);
        for (int j = 0; j < maxn; j++) {
            if (s[j] == ‘B‘) Map.map[i][j] = 1;
            if (s[j] == ‘W‘) Map.map[i][j] = 2;
        }
    }
}

bool judge(int r, int c)
{
    return (r >= 0 && r < maxn) && (c >= 0 && c < maxn);
}

bool check(Status a)
{
    bool flag = true;
    //横向连成4个 
    for (int i = 0; i < maxn; i++)
    {
        flag = true;
        for (int j = 0; j < maxn - 1; j++) {
            if (a.map[i][j] != a.map[i][j + 1]) {
                flag = false;
            }
        }
        if (flag) return true;
    }

    //纵向连成4个 
    for (int i = 0; i < maxn; i++)
    {
        flag = true;
        for (int j = 0; j < maxn - 1; j++) {
            if (a.map[j][i] != a.map[j + 1][i]) {
                flag = false;
            }
        }
        if (flag) return true;
    }

    flag = true;
    for (int i = 0; i < maxn - 1; i++) {
        if (a.map[i][i] != a.map[i + 1][i + 1]) {
            flag = false;
        }
    }
    if (flag) return true;

    flag = true;
    for (int i = maxn - 1; i > 0; i--) {
        if (a.map[i][i] != a.map[i - 1][i - 1]) {
            flag = false;
        }
    }
    if (flag) return true;

    //都没有连成4子, false 
    return false;
}

//全部用0,1,2表示每一位的三进制,转换成一个十进制 
//用了Hash查找 
int getHash(Status a)
{
    int res = 0;
    int k = 1;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            res += a.map[i][j] * k;
            k *= 3;
        }
    }
    return res;
}

void findSpace(const Status& now, int &r1, int &c1, int &r2, int &c2)
{
    for (int i = 0; i < maxn; i++)
    {
        for (int j = 0; j < maxn; j++) {
            if (!now.map[i][j])
            {
                if (r1 == -1 && c1 == -1) {
                    r1 = i; c1 = j;
                }
                else {
                    r2 = i; c2 = j;
                }
            }
        }
    }
}

/*每移动 一步,都需要对其进行
* 1.是否越界检查
* 2.移动棋子, 并标志移动, 并设置下一次移动的棋子种类
* 3.是否完成目标检查
* 4.未完成 则 设置新棋盘的HashCode
* 5.检查该棋子状态 是否出现过, 没有则入队，并标志为出现过
*移动一步，生成新的棋子位置, k 为移动方向
*/
void Move(Status now, int r, int c, int k)
{
    Status tmp = now;
    int tmpx = r + dir[k][0];
    int tmpy = c + dir[k][1];
    //判断是否越界 || 先后手, 不能两次都移动自己的子
    //(如,第一次移动白子,第二次,白子能够移动还移动白子,是错误行为 
    if (!judge(tmpx, tmpy) || tmp.map[tmpx][tmpy] == tmp.last)
        return;
    tmp.last = 3 - tmp.last;       //取反,上次白子(1), 这次就黑子(2)
    swap(tmp.map[tmpx][tmpy], tmp.map[r][c]);  //交换棋子和空白位置 
    tmp.hash = getHash(tmp);       //重新设置hashCode
    tmp.step++;                              //移动成功,步数+1
    if (check(tmp)) {
        printf("%d\n", tmp.step);
        exit(0);                   //结束整个程序 
    }
//表示tmp.last这个种类, 单独的某个棋子 当前的状态-是否移动过 
    //false-没有移动过，可以入队 
    if (!h[tmp.last][tmp.hash])
    {
        h[tmp.last][tmp.hash] = true;  //标志此状态已经出现过
                que.push(tmp);                                 //入队 
    }
}

void BFS()
{
    Map.hash = getHash(Map);    //首状态棋盘对应的HashCode
    //因为谁先下都行，所以两个棋子都应该入队 
        Map.last = 1;
    que.push(Map);
    Map.last = 2;  //黑
    que.push(Map);

    while (!que.empty())
    {
        Status now;
        now = que.front();
        que.pop();
        int r1 = -1, c1 = -1, r2 = -1, c2 = -1;
        findSpace(now, r1, c1, r2, c2);  //找到空格位置 

        //一个棋盘有两个空格,所以两个一起来搜索四个方向 
         for (int k = 0; k < maxn; k++) {
            Move(now, r1, c1, k);
            Move(now, r2, c2, k);
        }
    }
}



void solve()
{
    input();
    BFS();
}

int main()
{
    solve();
    return 0;
}

BFS算法不错的练习~

 参考了这篇博客: http://blog.csdn.net/re_cover/article/details/9034219