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CSES-1670 Swap Game

標籤: BFS
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題目連結:https://cses.fi/problemset/task/1670

題意
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這題給你一個 3x3 的數字棋盤,上面放著 1 到 9。
每次你可以交換兩個相鄰(上下左右)的數字。

目標是找出最少需要交換幾次。
才能把整個盤面變成由左到右、由上到下,排成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 的最終狀態。

思路
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這其實是經典的「八數字推圖遊戲」變形。
看到要求「最少次數」,直覺就是用廣度優先搜尋 (BFS) 來找最短路徑。

我習慣把整個 3x3 的盤面直接壓成一個長度為 9 的字串。
例如 "123456789"

這樣一來狀態表示變得非常簡單。
同時也方便丟進 unordered_map 來記錄走過的盤面,避免無窮迴圈。

為了加速相鄰元素的交換,我會先把盤面上所有合法的相鄰索引對寫死在一個陣列裡。

接著就是標準的 BFS 流程。
從起始字串開始,每次把字串中相鄰的位置交換產生新狀態。
如果沒看過就加入佇列,直到碰見目標字串為止。

程式碼
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define pb push_back
#define fi first
#define se second
#define INF LONG_LONG_MAX/1000
#define WA() cin.tie(0)->sync_with_stdio(0)
#define all(x) (x).begin(), (x).end()
#define int long long
#define PII pair<int, int>

// 預先建好 3x3 盤面上所有合法的相鄰索引對 (對應一維字串的 0~8 索引)
// 前六對是橫向相鄰,後六對是縱向相鄰
vector<PII> xy = {
    {0, 1}, {1, 2}, {3, 4}, {4, 5}, {6, 7}, {7, 8},
    {0, 3}, {1, 4}, {2, 5}, {3, 6}, {4, 7}, {5, 8}
};

signed main() { WA();
    string s; int n;
    // 將輸入的 9 個數字串接成一個長度為 9 的字串代表初始狀態
    while (cin >> n) s += char(n+'0');
    
    // BFS 用的佇列,存放 {當前盤面字串, 目前步數}
    queue<pair<string, int>> q;
    // 記錄走過的盤面狀態,避免重複搜尋
    unordered_map<string, int> vis;
    
    vis[s] = 1; q.push({s, 0});
    int ans = -1;
    
    while (q.size()) {
        auto [s, step] = q.front(); q.pop();
        
        // 抵達目標盤面,記錄步數並結束 BFS
        if (s == "123456789") {
            ans = step;
            break;
        }
        
        // 嘗試所有合法的相鄰交換
        for (auto &[x, y] : xy) {
            swap(s[x], s[y]); // 交換產生新盤面
            // 如果這個盤面沒見過,就標記已訪問並推入佇列
            if (vis.find(s) == vis.end()) vis[s] = 1, q.push({s, step+1});
            swap(s[x], s[y]); // 復原,繼續嘗試下一個交換
        }
    }
    cout << ans;
}
Piau 的筆記本
作者
Piau 的筆記本
希望我寫下來的東西能夠長久的記在我的腦中