三个水杯——java,广度优先搜索

题目如下：

21-三个水杯

内存限制:64MB 时间限制:1000ms 特判: No
通过数:51 提交数:137 难度:4

题目描述:

给出三个水杯，大小不一，并且只有最大的水杯的水是装满的，其余两个为空杯子。三个水杯之间相互倒水，并且水杯没有标识，只能根据给出的水杯体积来计算。现在要求你写出一个程序，使其输出使初始状态到达目标状态的最少次数。

输入描述:

第一行一个整数N(0<N<50)表示N组测试数据
接下来每组测试数据有两行，第一行给出三个整数V1 V2 V3 (V1>V2>V3 V1<100 V3>0)表示三个水杯的体积。
第二行给出三个整数E1 E2 E3 （体积小于等于相应水杯体积）表示我们需要的最终状态

输出描述:

每行输出相应测试数据最少的倒水次数。如果达不到目标状态输出-1

样例输入:

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2
6 3 1
4 1 1
9 3 2
7 1 1

样例输出:

3
-1

解题思想：题目不难，主要是捉住关键点就容易了，看到最少的倒水次数，必然和广度优先搜索有联系，其实就是一颗六叉树。

　　每个杯子都可以往其他两个杯子倒水。可以相互倒水，情况如下：1>2,1>3,2>1,2>3,3>1,3>2;

代码如下：用到了队列+广度的方法。

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;

class State
{
    int glass[] = new int[3];
    int step;
}
public class Main
{
    static final int MAX = 3;
    static int v[] = new int[MAX];
    static int e[] = new int[MAX];
    static boolean vis[][][] = new boolean[300][300][300];
    static int flag;
    public static void main(String []args)
    {
        Scanner cin = new Scanner(System.in);
        int N = cin.nextInt();
        for(int i = 0; i < N; i++)
        {
            for(int j = 0; j < 3; j++)
            {
                v[j] = cin.nextInt();
            }
            for(int j = 0; j < 3; j++)
            {
                e[j] = cin.nextInt(); 
            }
            flag = 0;
            Init();
            BFS();
            if(flag == 0)
            {
                System.out.println("-1");
            }
        }
    }
    static void Init()
    {
        for(int i = 0; i < v[0]; i++)
        {
            for(int j = 0; j < v[0]; j++)
            {
                for(int k = 0; k < v[0]; k++)
                {
                    vis[i][j][k] = false;
                }
            }
        }
    }
    static void BFS()
    {
        State start = new State();
        start.glass[0] = v[0];
        start.glass[1] = 0;
        start.glass[2] = 0;
        if(start.glass[0] == e[0] && start.glass[1] == e[1] && start.glass[2] == e[2])
        {
            flag = 1;
            System.out.println("0");
            return;
        }
        Queue <State> que = new LinkedList<State>();
        que.add(start);
        vis[start.glass[0]][start.glass[1]][start.glass[2]] = true;
        while(!que.isEmpty())
        {
            State temp = new State();
            temp = que.poll();
            for(int i = 0; i < 3; i++)//核心代码
            {
                if(temp.glass[i] == 0)
                {
                    continue;
                }
                //i向j中倒水
                for(int j = 0; j < 3; j++)
                {
                    if(j == i || temp.glass[j] == v[j]) //同一个杯子或者这个杯子已经满了
                    {
                        continue;
                    }
                    //向其他某个杯子倒
                    State mid = new State();//此处的对象用得很巧妙（不可以定义在这个循环的外面），我之前都是建立一个很大很大的数组用来保存队列，太浪费空间了。
                    mid.glass[0] = temp.glass[0];
                    mid.glass[1] = temp.glass[1];
                    mid.glass[2] = temp.glass[2];
                    mid.step = temp.step+1;
                    int rest = v[j]-temp.glass[j];
                    if(rest <= mid.glass[i])
                    {
                        mid.glass[j] = v[j];
                        mid.glass[i] = mid.glass[i]-rest;
                        if(vis[mid.glass[0]][mid.glass[1]][mid.glass[2]] == false)
                        {
                            if(mid.glass[0] == e[0] && mid.glass[1] == e[1] && mid.glass[2] == e[2])
                            {
                                flag = 1;
                                System.out.println(mid.step);
                                return;
                            }
                            que.add(mid);
                            vis[mid.glass[0]][mid.glass[1]][mid.glass[2]] = true;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        mid.glass[j] = mid.glass[j] + mid.glass[i];
                        mid.glass[i] = 0;
                        if(vis[mid.glass[0]][mid.glass[1]][mid.glass[2]] == false)
                        {
                            if(mid.glass[0] == e[0] && mid.glass[1] == e[1] && mid.glass[2] == e[2])
                            {
                                flag = 1;
                                System.out.println(mid.step);
                                return;
                            }
                            que.add(mid);
                            vis[mid.glass[0]][mid.glass[1]][mid.glass[2]] = true;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}