LeetCode752 打开转盘锁

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，你需要给出最小的旋转次数，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。

示例 4:

输入: deadends = ["0000"], target = "8888"
输出：-1

 

提示：

1. 死亡列表 deadends 的长度范围为 [1, 500]。
2. 目标数字 target 不会在 deadends 之中。
3. 每个 deadends 和 target 中的字符串的数字会在 10,000 个可能的情况 '0000' 到 '9999' 中产生。

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//章节 - 队列和栈    
//二、队列与广度优先搜索
//2.打开转盘锁
/*
算法思想：
    这也是一道很有意思的题，其实本质就是个迷宫遍历的问题，只不过相邻位置不再是上下左右四个位置，而是四位数字每个都加一减一，总共有八个相邻的位置。与经典BFS遍历迷宫解法唯一不同的就是找下一个位置的地方，这里我们要遍历四位数字的每一位，然后分别加1减1，我们用j从-1遍历到1，遇到0跳过，也就是实现了加1减1的过程。然后我们要计算要更新位上的数字，为了处理9加1变0，和0减1变9的情况，我们统一给该位数字加上个10，然后再加或减1，最后再对10取余即可，注意字符和整型数之间通过加或减'0'来转换。我们用结果res来记录BFS遍历的层数，如果此时新生成的字符串等于target了，直接返回结果res，否则我们看如果该字符串不在死锁集合里，且之前没有遍历过，那么加入队列queue中，之后将该字符串加入visited集合中即可。注意这里在while循环中，由于要一层一层的往外扩展，一般的做法是会用一个变量len来记录当前的q.size()，博主为了简洁，使用了一个trick，就是从q.size()往0遍历，千万不能反回来，因为在计算的过程中q的大小会变化，如果让k < q.size() 为终止条件，绝b会出错，而我们初始化为q.size()就没事。
*/
//算法实现：
class Solution {
public:
    int openLock(vector<string>& deadends, string target) {
        unordered_set<string> deadlock(deadends.begin(), deadends.end());
        if (deadlock.count("0000")) 
            return -1;
        int res = 0;
        unordered_set<string> visited{{"0000"}};
        queue<string> q{{"0000"}};
        while (!q.empty()) {
            ++res;
            for (int k = q.size(); k > 0; --k) {
                auto t = q.front(); q.pop();
                for (int i = 0; i < t.size(); ++i) {
                    for (int j = -1; j <= 1; ++j) {
                        if (j == 0) 
                            continue;
                        string str = t;
                        str[i] = ((t[i] - '0') + 10 + j) % 10 + '0';
                        if (str == target) 
                            return res;
                        if (!visited.count(str) && !deadlock.count(str)) 
                            q.push(str);        
                        visited.insert(str);
                    }
                }
            }
        }
        return -1;
    }
};