Leetcode 752. 打开转盘锁(BFS)

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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/open-the-lock

class Solution {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        /**
         * 初始数据“0000”，用visited记录走过的路径
         * 四个数字，每个数位可以向上拨，向下拨，有8种可能，加入到队列中，加入到visited
         * 遇到deadends则跳过，不再往下走
         * 用step记录步数，到达target则返回step，若没有解锁密码，则返回-1
         */
        //核心数据
        String init = "0000";
        Queue q = new LinkedList<>();
        q.offer(init);
        Set deads = new HashSet<>();
        for (String s : deadends) deads.add(s);
        Set visited = new HashSet<>();
        visited.add(init);
        int step = 0;

        while(!q.isEmpty()) {
            int sz = q.size();
            for (int i = 0;i < sz;i++) {
                String cur = q.poll();
                if (target.equals(cur)) {
                    return step;
                }
                if (deads.contains(cur)) {
                    continue;
                }
                //向相邻节点扩散，广度遍历，加入到队列，加入到visited
                for (int j = 0;j < 4;j++) {
                    //向上拨一位
                    String up = plusOne(cur, j);
                    if (!visited.contains(up)) {
                        q.offer(up);
                        visited.add(up);
                    }
                    //向下拨一位
                    String down = minusOne(cur, j);
                    if (!visited.contains(down)) {
                        q.offer(down);
                        visited.add(down);
                    }
                }
            }
            //步数+1
            step++;
        }
        //没有解锁密码返回-1
        return -1;
    }

    String plusOne(String cur, int j) {
        char[] c = cur.toCharArray();
        if (c[j] == '9') c[j] = '0';
        else c[j] += 1;
        return new String(c);
    }

    String minusOne(String cur, int j) {
        char[] c = cur.toCharArray();
        if (c[j] == '0') c[j] = '9';
        else c[j] -= 1;
        return new String(c);
    }
}