九宫重排java

问题描述

　　如下面第一个图的九宫格中，放着 1~8 的数字卡片，还有一个格子空着。与空格子相邻的格子中的卡片可以移动到空格中。经过若干次移动，可以形成第二个图所示的局面。

　　我们把第一个图的局面记为：12345678.
　　把第二个图的局面记为：123.46758
　　显然是按从上到下，从左到右的顺序记录数字，空格记为句点。
　　本题目的任务是已知九宫的初态和终态，求最少经过多少步的移动可以到达。如果无论多少步都无法到达，则输出-1。

输入格式

　　输入第一行包含九宫的初态，第二行包含九宫的终态。

输出格式

　　输出最少的步数，如果不存在方案，则输出-1。

样例输入

12345678.
123.46758

样例输出

3

样例输入

13524678.
46758123.

样例输出

22

题解：

1.刚看到这道题，感觉可以用dfs，写了代码之后发现有一个问题，搜索的终点是什么？所以dfs只能预估最大步数max，然后搜索，但是是盲目得搜索到最大步数max，复杂度非常高。

2.后来改用bfs，每次走一步，将所有的状态记录下来，如果这种状态之前出现过，就放弃这条搜索路径，直到找到最终的状态。这种做法虽然较dfs有优化，但是大部分的搜索路径依然是盲目的。

3.最后看了别人的一些博客，发现这题可以用A*算法，关于A*算法怎么做，在这里就不说了，虽然想法比较简单，但是实现起来比较复杂，在这里就不说了。

4.下面给出bfs方法的java代码：

package 真题;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
public class 九宫重排精简版 {
	public static void main(String[] args) {
		Palace palace = new Palace();
	}
}
class Palace{
	String start;//初始字符串
	String end;//目标字符串
	int result=-1;//最终结果
	public Palace(){
		Scanner sca = new Scanner(System.in);
		start = sca.next();
		end = sca.next();
		HashSet query = new HashSet<>();//hashSet用于快速查找
		HashMap memery = new HashMap<>();//用于保存之前状态，key代表状态字符串，value代表到key状态所用的最小步数
		Queue process = new LinkedList();//bfs用到的队列
		memery.put(start,0);//放入初始字符串
		query.add(start);
		process.offer(start);//放入初始字符串
		while(result==-1){//当没有搜索到结果是继续搜索
			String cur = process.poll();
			int tmp = 0;
			while(cur.charAt(tmp)!='.'){
				tmp++;
			}
			int[] d = {-3,3,-1,1};//方向数组，分别表示上下左右
			for(int i=0;i<4;i++){
				int p = tmp+d[i];
				if(!(p<0||p>8||(p%3!=tmp%3&&p/3!=tmp/3))){
					String change = cur.replace('.', '*');//交换String中的两个字符，借助中间字符‘*’
					change = change.replace(cur.charAt(p),'.');
					change = change.replace('*',cur.charAt(p));
					if(change.equals(end)){//找到了目标状态
						result = memery.get(cur)+1;
					}
					if(!query.contains(change)){//如果之前没有这种状态
						query.add(change);
						memery.put(change,memery.get(cur)+1);
						process.add(change);//存入队列
					}
				}
			}
		}
		System.out.println(result);
	}
}

以上是第一次的代码，过了60分，然后对其进行了一些代码上的优化，最终100：

优化的内容：

1.对hashmap进行了预容量设置

2.去掉hashset

3.对if语句进行优化（对于越行问题，只会出现在2-->3,3-->2,5-->6,6-->5这四组中，所以简化为p*tmp！=6&&p*tmp！=30即可）

以下是最终代码：

package 真题;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
public class 九宫重排精简版 {
	public static void main(String[] args) {
		Palace palace = new Palace();
	}
}
class Palace{
	String start;//初始字符串
	String end;//目标字符串
	int result=-1;//最终结果
	public Palace(){
		Scanner sca = new Scanner(System.in);
		start = sca.next();
		end = sca.next();
//		HashSet query = new HashSet<>(1000000);//hashSet用于快速查找
		HashMap memery = new HashMap<>(100000);//用于保存之前状态，key代表状态字符串，value代表到key状态所用的最小步数
		Queue process = new LinkedList();//bfs用到的队列
		memery.put(start,0);//放入初始字符串
		process.offer(start);//放入初始字符串
		while(result==-1){//当没有搜索到结果是继续搜索
			String cur = process.poll();
			
			int tmp = 0;
			while(cur.charAt(tmp)!='.'){
				tmp++;
			}
			int[] d = {-3,3,-1,1};//方向数组，分别表示上下左右
			for(int i=0;i<4;i++){
				int p = tmp+d[i];
				int chengji = tmp*p;
				if(p>-1&&p<9&&chengji!=6&&chengji!=30){//2-->3,3-->2,5-->6,6-->5跨行了，要去掉
					String change = cur;
					char c = cur.charAt(p);
					change = cur.replace('.', '*');//交换String中的两个字符，借助中间字符‘*’
					change = change.replace(c,'.');
					change = change.replace('*',c);
					if(change.equals(end)){//找到了目标状态
						result = memery.get(cur)+1;
					}
					if(!memery.containsKey(change)){//如果之前没有这种状态
						memery.put(change,memery.get(cur)+1);
						process.add(change);//存入队列
					}
				}
			}
		}
		System.out.println(result);
	}
}