【更新】HDOJ 1195 Open the Lock (双向BFS)

http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1195

题意：要从一个4位数，变成另一个4位数。有3种变换方法：1、选择一位加1（9+1变成1）；2、选择一位减1（1-1变成9）；3、选择相邻的两位交换其数值（第一位与第四位不相邻）。求最少的步数。

思路：这是我第一次写出双向BFS~

用两个队列分别记录正向的bfs和反向的back_bfs，用map进行查重，map中的第二个值记录当前关键字的步数。搜一层正向的，并判断有没有在反向中出现；再搜一层反向的，并判断有没有在正向中出现。循环上面的搜索过程，直到搜到正向和反向中有交集（即搜到相同关键字）位置，将正向和反向的步数加和即可。

注意：一定要搜完一层再搜另一层！！！！

后记：双向BFS每次扩展应该是选择结点少的一边扩展，不是想上面说的正着搜完一层再反着搜一层。所以改了一下代码。

新代码如下：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string>
#include<queue>
#include<map>

using namespace std;

struct node
{
string password;
int cnt;
}now,tmp;

string beg,end;
map<string,int>back_vis;
map<string,int>vis;
queue<struct node>q;
queue<struct node>back_q;

int back_bfs(int n)//反向BFS，每次只搜一层,即第n层
{
while(!back_q.empty()&&back_q.front().cnt==n)
{
now=back_q.front();
back_q.pop();
for(int i=0;i<4;i++)
{
//各个位-1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='1')
tmp.password[i]--;
else
tmp.password[i]='9';
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
//各个位+1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='9')
tmp.password[i]++;
else
tmp.password[i]='1';
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
for(int i=0;i<3;i++)
{
tmp=now;
swap(tmp.password[i],tmp.password[i+1]);
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
}
return -1;
}

int bfs(int n)//反向BFS，每次只搜一层,即第n层
{
while(!q.empty()&&q.front().cnt==n)
{
int n=q.front().cnt;
while(q.front().cnt<=n)
{
now=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<4;i++)
{
//各个位-1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='1')
tmp.password[i]--;
else
tmp.password[i]='9';
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
//各个位+1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='9')
tmp.password[i]++;
else
tmp.password[i]='1';
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
for(int i=0;i<3;i++)
{
tmp=now;
swap(tmp.password[i],tmp.password[i+1]);
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
}
}
return -1;
}

int main()
{
int t;
while(cin>>t)
{
while(t--)
{
cin>>beg;
cin>>end;
vis.clear();//清空map
back_vis.clear();//清空map
while(!back_q.empty())
back_q.pop();//清空反向BFS的队列
now.password=end;
now.cnt=0;
back_q.push(now);
back_vis[end]=0;//将反向BFS的起始点入队列标记
while(!q.empty())
q.pop();//清空正向BFS的队列
now.password=beg;
now.cnt=0;
q.push(now);
vis[beg]=0;
int n=0;
int ret=-1;
while(ret==-1)
{
if(!q.empty()&&q.size()<=back_q.size())
ret=bfs(q.front().cnt);
else if(!back_q.empty())
ret=back_bfs(back_q.front().cnt);
else
break;
}
cout<<ret<<endl;
}
}
return 0;
}

*****************************************************************************************************************************************************************************************

下面这个代码是我最开始写的，是机械的正反交替搜的，不可取~

第一次写双向BFS，代码可能写得不好，仅供参考

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string>
#include<queue>
#include<map>

using namespace std;

struct node
{
string password;
int cnt;
}now,tmp;

string beg,end;
map<string,int>back_vis;
map<string,int>vis;
queue<struct node>q;
queue<struct node>back_q;

int back_bfs(int n)//反向BFS，每次只搜一层,即第n层
{
while(back_q.front().cnt<=n)
{
now=back_q.front();
back_q.pop();
for(int i=0;i<4;i++)
{
//各个位-1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='1')
tmp.password[i]--;
else
tmp.password[i]='9';
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
//各个位+1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='9')
tmp.password[i]++;
else
tmp.password[i]='1';
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
for(int i=0;i<3;i++)
{
tmp=now;
swap(tmp.password[i],tmp.password[i+1]);
if(vis.find(tmp.password)!=vis.end())//判断是否在正向队列中找到
return tmp.cnt+1+vis[tmp.password];
if(back_vis.find(tmp.password)==back_vis.end())
{
tmp.cnt++;
back_q.push(tmp);
back_vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
}
return -1;
}

int bfs()
{
while(!q.empty())
q.pop();//清空正向BFS的队列
now.password=beg;
now.cnt=0;
q.push(now);
vis[beg]=0;
while(!q.empty())
{
int n=q.front().cnt;
while(q.front().cnt<=n)
{
now=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<4;i++)
{
//各个位-1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='1')
tmp.password[i]--;
else
tmp.password[i]='9';
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
//各个位+1
tmp=now;
if(tmp.password[i]!='9')
tmp.password[i]++;
else
tmp.password[i]='1';
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
for(int i=0;i<3;i++)
{
tmp=now;
swap(tmp.password[i],tmp.password[i+1]);
if(back_vis.find(tmp.password)!=back_vis.end())//判断是否在反向队列中找到
return tmp.cnt+1+back_vis[tmp.password];
if(vis.find(tmp.password)==vis.end())
{
tmp.cnt++;
q.push(tmp);
vis[tmp.password]=tmp.cnt;
}
}
}
int ret=back_bfs(now.cnt);
if(ret!=-1)
return ret;
}
}

int main()
{
int t;
while(cin>>t)
{
while(t--)
{
cin>>beg;
cin>>end;
vis.clear();//清空map
back_vis.clear();//清空map
while(!back_q.empty())
back_q.pop();//清空反向BFS的队列
now.password=end;
now.cnt=0;
back_q.push(now);
back_vis[end]=0;//将反向BFS的起始点入队列标记
int ret=bfs();
cout<<ret<<endl;
}
}
return 0;
}