本文涉及知识点

C++BFS算法

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。

提示：

1 <= deadends.length <= 500

deadends[i].length == 4

target.length == 4

target 不在 deadends 之中

target 和 deadends[i] 仅由若干位数字组成

BFS

leves[i]记录旋转i次后，能解锁的数字。

BFS的状态表示：能解锁的数字，用字符串表示。

BFS的后续状态：cur任意一个字符改变。

BFS的初始化：leves[0]= {'0000"}

BFS的返回值：如果cur等于target，返回i。否则返回-1。

BFS的重复处理：vis和deadends合二为一。

代码

核心代码

<code>class Solution {

public:

int openLock(vector<string>& deadends, string target) {

unordered_set<string> vis(deadends.begin(), deadends.end());

vector<vector<string>> leves = { { } };

auto Add = [&](vector<string>& nexts, const string& tmp) {

if (vis.count(tmp)) { return; }

vis.emplace(tmp);

nexts.emplace_back(tmp);

};

Add(leves[0], "0000");

for (int i = 0; i < leves.size(); i++) {

vector<string> nexts;

for (const auto& cur : leves[i]) {

if (cur == target) { return i; };

for (int j = 0; j < cur.length(); j++) {

auto tmp = cur;

tmp[j] = (tmp[j] - '0' + 1) % 10 + '0';

Add(nexts,tmp);

tmp[j] = (tmp[j] - '0' + 8) % 10 + '0';

Add(nexts,tmp);

}

}

if (nexts.empty()) { break; }

leves.emplace_back(nexts);

}

return -1;

}

};

单元测试

vector<string> deadends;

string target;

TEST_METHOD(TestMethod1)

{

deadends = { "0201","0101","0102","1212","2002" }, target = "0202";

auto res = Solution().openLock(deadends, target);

AssertEx(6, res);

}

TEST_METHOD(TestMethod2)

{

deadends = { "8888" }, target = "0009";

auto res = Solution().openLock(deadends, target);

AssertEx(1, res);

}

TEST_METHOD(TestMethod3)

{

deadends = { "8887","8889","8878","8898","8788","8988","7888","9888" }, target = "8888";

auto res = Solution().openLock(deadends, target);

AssertEx(-1, res);

}

TEST_METHOD(TestMethod4)

{

deadends = { "0000" }, target = "8888";

auto res = Solution().openLock(deadends, target);

AssertEx(-1, res);

}

如果有不明白的，请加文末QQ群。

扩展阅读

视频课程

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测试环境

操作系统：win7 开发环境： VS2019 C++17

或者 操作系统：win10 开发环境： VS2022 C++17

如无特殊说明，本算法用**C++**实现。