C++ 滑动拼图


假设我们有一个 2x3 的棋盘,有 5 个瓦片,用数字 1 到 5 表示,还有一个空方块,用 0 表示。

这里一步是指 0 和一个相邻的数字(上、下、左或右)交换位置。当元素以这种方式排列时,问题将得到解决:[[1,2,3],[4,5,0]]。

我们有拼图棋盘;我们必须找到所需的最小移动次数,以便棋盘的状态得到解决。如果无法解决,则返回 -1。

因此,如果输入类似于 [[1,2,3],[0,4,5]],则输出将为 2,因为我们必须交换 [0,4],然后交换 [0,5]。

为了解决这个问题,我们将遵循以下步骤:

  • 定义一个函数 slidingPuzzle(),它将棋盘作为输入

  • 如果棋盘排列完美,则:

    • 返回 0

  • 定义一个二维矩阵队列 q

  • 将棋盘插入 q

  • 定义一个二维矩阵集合 visited

  • 将棋盘插入 visited

  • 初始化 lvl := 1,当 q 不为空时,更新(将 lvl 增加 1),执行:

    • sz := q 的大小

    • 当 sz 不为零时,每次迭代后减少 sz,执行:

      • 定义一个二维数组 node = q 的首元素

      • 从 q 中删除元素

      • dx := -1, y := -1

      • 初始化 i := 0,当 i < 棋盘的大小,更新(将 i 增加 1),执行:

        • 初始化 j := 0,当 j < board[0] 的大小,更新(将 j 增加 1),执行:

          • 如果 node[i, j] 与 0 相同,则:

            • x := i

            • y := j

            • 退出循环

      • 初始化 k := 0,当 k < 4,更新(将 k 增加 1),执行:

      • 如果 nx < 0 或 ny < 0 或 nx >= 棋盘的行数 或 ny >= 棋盘的列数,则:

        • 忽略以下部分,跳过到下一次迭代

      • 交换 node[x, y] 和 node[nx, ny]

      • 如果 node 在 visited 中,则:

        • 交换 node[x, y] 和 node[nx, ny]

        • 忽略以下部分,跳过到下一次迭代

      • 将 node 插入 visited

      • 如果 node 是棋盘的完美排列,则:

        • 返回 lvl

      • 将 node 插入 q

      • 交换 node[x, y] 和 node[nx, ny]

  • 返回 -1

让我们看看以下实现以获得更好的理解:

示例

实时演示

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int dir[4][2] = {{1, 0}, {-1, 0}, {0, 1}, {0, -1}};
class Solution {
   public:
   bool ok(vector < vector <int> >& b){
      return b[0][0] == 1 && b[0][1] == 2 && b[0][2] == 3 && b[1]
      [0] == 4 && b[1][1] == 5;
   }
   int slidingPuzzle(vector<vector<int>>& board) {
      if (ok(board))
      return 0;
      queue<vector<vector<int> > > q;
      q.push(board);
      set<vector<vector<int> > > visited;
      visited.insert(board);
      for (int lvl = 1; !q.empty(); lvl++) {
         int sz = q.size();
         while (sz--) {
            vector<vector<int> > node = q.front();
            q.pop();
            int x = -1;
            int y = -1;
            for (int i = 0; i < board.size(); i++) {
               for (int j = 0; j < board[0].size(); j++) {
                  if (node[i][j] == 0) {
                     x = i;
                     y = j;
                     break;
                  }
               }
            }
            for (int k = 0; k < 4; k++) {
               int nx = x + dir[k][0];
               int ny = y + dir[k][1];
               if (nx < 0 || ny < 0 || nx >= board.size() || ny
               >= board[0].size())
               continue;
               swap(node[x][y], node[nx][ny]);
               if (visited.count(node)) {
                  swap(node[x][y], node[nx][ny]);
                  continue;
               }
               visited.insert(node);
               if (ok(node))
               return lvl;
               q.push(node);
               swap(node[x][y], node[nx][ny]);
            }
         }
      }
      return -1;
   }
};
main(){
   Solution ob;
   vector<vector<int>> v = {{1,2,3},{0,4,5}};
   cout << (ob.slidingPuzzle(v));
}

输入

{{1,2,3},{0,4,5}}

输出

2

更新于: 2020年6月8日

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