广度优先搜索练习感想

广搜的定义在此不再赘述,特别的,它非常适宜于解决“最少”这种发问的问题,一般由队列实现,我在锻炼的过程中也有了一些感悟。
首先广搜的问题是由迷宫问题引出的,这里设置两个增量数组比较简洁,从这里开始我就注意到广搜的分支其实比较容易写,关键在于这些数据如何存储和如何判重,解决了这两个,可能问题就比较清晰,下面是一些实例。

引、矩阵找块

题目: 求01矩阵中,一个位置上下左右是为相邻,若若干个1相邻,它们就构成了一个块,求块的个数
分析:这个题目其实用bfs和dfs均可以,其实和数据学图后找连通分量差不多。遍历矩阵所有点,如果遇到1采用bfs把这一块全部遍历,块数加一,注意遍历后应该标记以判重,这里由于矩阵不大,直接用两个二重数组存储矩阵和状态。

#include<iostream> 
#include<queue> 
using namespace std;
int dx[]={0,0,-1,1},dy[]={-1,1,0,0};
int a[15][15],count=0,n,m;
bool b[15][15];
struct node{
	int x,y;
};
node t,temp;

void bfs(node start){         //进入这个点为1点 ,广搜法 
	queue<node> q;
	q.push(start);
	while(!q.empty()){
	t=q.front();q.pop();
	for(int i=0;i<4;i++) {
		if(a[t.x+dx[i]][t.y+dy[i]]&&1<=t.x+dx[i]&&t.x+dx[i]
		<=m&&1<=t.y+dy[i]&&t.y+dy[i]<=n&&!b[t.x+dx[i]][t.y+dy[i]])
		{
			b[t.x+dx[i]][t.y+dy[i]]=1;
			temp.x=t.x+dx[i];
			temp.y=t.y+dy[i];
			q.push(temp);
		}	
	}	
	}
	count++;
}
void judge(){
	for(int i=1;i<=m;i++){
	for(int j=1;j<=n;j++)
	if(!b[i][j]&&a[i][j]){
		t.x=i;t.y=j;
		bfs(t);
	}	
}
}
int main(){
	scanf("%d%d",&n,&m);
	for(int i=1;i<=m;i++)
	for(int j=1;j<=n;j++)
	scanf("%d",&a[i][j]);
	judge();
	printf("%d",count);
	
}

入门、8数码难题

题目: 初始状态的步数就算1,哈哈
输入:第一个33的矩阵是原始状态,第二个33的矩阵是目标状态。
输出:移动所用最少的步数
Input

2 8 3
1 6 4
7 0 5
1 2 3
8 0 4
7 6 5
Output
6

分析:题目问最少,显然bfs,这里如果用3*3的数组来表示每个状态,再入队出队可能比较占空间,实际上可以将每个状态转化为一个整数即可,再问如何判重?
1.想前面那样开个大数组空间可能不够,但是如果考虑到每个数只出现一次, 开两个9!大小的数组就够了,排好序后再二分查找下标,在另一个数组里判重
2.用map状态与步数一一对应
3.hash
这里其实看了大佬的7种方法思路,最终采用的是map+bfs解决

#include<iostream> 
#include<queue> 
#include<algorithm>
#include<map>
using namespace std;
map<int,int>s;
int end=0;
int x, y;
int dx[]={0,0,-1,1},dy[]={-1,1,0,0};
int a[4][4],b[4][4];

int change(){   //对状态进行转化 数组转数组 
	int sum=0;
	for(int i=1;i<4;i++)
	for(int j=1;j<4;j++)
	sum=sum*10+a[i][j];
	return sum;
	
}

void zhuanhua(int num)// 数字转数组 
{
	for(int i=3;i>0;i--)
	for(int j=3;j>0;j--)
	{
		a[i][j]=num%10;
		num=num/10;
	}
}



void bfs() {
	queue<int>q;
	int temp=change();
		s[temp]=1;
	if(temp==end){
		return;
	}
	q.push(temp);
	while(!q.empty()){
		temp=q.front();q.pop();
		zhuanhua(temp);
		for(int i=1;i<4;i++)
	for(int j=1;j<4;j++)
		{
			if(a[i][j]==0)
			{
				x=i;y=j;
			}
		}
		for(int i=0;i<4;i++) {
		if(1<=x+dx[i]&&x+dx[i]<=3&&1<=y+dy[i]&&y+dy[i]<=3)
		{  
		    swap(a[x][y],a[x+dx[i]][y+dy[i]]);
		    if(change()==end){
		    	s[change()]=s[temp]+1;
		    	return;
			}
		if(!s[change()]){
		q.push(change());
		s[change()]=s[temp]+1;
		}
		swap(a[x][y],a[x+dx[i]][y+dy[i]]);
		}
		
	}		
}
}

int main(){
	for(int i=1;i<4;i++)
	for(int j=1;j<4;j++)
	scanf("%d",&a[i][j]);
	for(int i=1;i<4;i++)
	for(int j=1;j<4;j++)
	scanf("%d",&b[i][j]);
		for(int i=1;i<4;i++)
	for(int j=1;j<4;j++)
	end=end*10+b[i][j];
	bfs();
	printf("%d",s[end]);	
}

这题反思比较多,无论是全排列+二分+bfs还是map+bfs,都将前面的知识给串起来了,对应这种压缩状态存储的理解也更深了一些。
这里可以开个结构体,0这个点的位置入栈,可以会省一些时间,由于我在Dev上通过了结果如下,而在codeup上编译错误我不太清楚错在哪里就没有细究:
在这里插入图片描述

之后我又做了一些题目,如魔块问题用把记录状态的数据就放在结点里,并用字符串储存过程,也有所收获。


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