AcWing：172. 立体推箱子（bfs）

立体推箱子是一个风靡世界的小游戏。

游戏地图是一个N行M列的矩阵，每个位置可能是硬地（用”.”表示）、易碎地面（用”E”表示）、禁地（用”#”表示）、起点（用”X”表示）或终点（用”O”表示）。

你的任务是操作一个1×1×2的长方体。

这个长方体在地面上有两种放置形式，“立”在地面上（1×1的面接触地面）或者“躺”在地面上（1×2的面接触地面）。

在每一步操作中，可以按上下左右四个键之一。

按下按键之后，长方体向对应的方向沿着棱滚动90度。

任意时刻，长方体不能有任何部位接触禁地，并且不能立在易碎地面上。

字符”X”标识长方体的起始位置，地图上可能有一个”X”或者两个相邻的”X”。

地图上唯一的一个字符”O”标识目标位置。

求把长方体移动到目标位置（即立在”O”上）所需要的最少步数。

在移动过程中，”X”和”O”标识的位置都可以看作是硬地被利用。

输入格式

输入包含多组测试用例。

对于每个测试用例，第一行包括两个整数N和M。

接下来N行用来描述地图，每行包括M个字符，每个字符表示一块地面的具体状态。

当输入用例N=0，M=0时，表示输入终止，且该用例无需考虑。

输出格式

每个用例输出一个整数表示所需的最少步数，如果无解则输出”Impossible”。

每个结果占一行。

数据范围

3≤N,M≤5003≤N,M≤500

输入样例：

7 7
#######
#..X###
#..##O#
#....E#
#....E#
#.....#
#######
0 0

输出样例：

10

算法：bfs

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <queue>

using namespace std;

const int maxn = 5e2+7;

struct rec {
    int x, y, lie;
};

int n, m;
char Map[maxn][maxn];
int step[maxn][maxn][3];       //存储步数
int dir[4][2] = {0, -1, 0, 1, -1, 0, 1, 0};     //普通方向数组
//设0是立着，1是横着，2是竖着，这三种状态
int next_x[3][4] = {{0, 0, -2, 1}, {0, 0, -1, 1}, {0, 0, -1, 2}};
int next_y[3][4] = {{-2, 1, 0, 0}, {-1, 2, 0, 0}, {-1, 1, 0, 0}};
int next_lie[3][4] = {{1, 1, 2, 2}, {0, 0, 1, 1}, {2, 2, 0, 0}}; 
struct rec st, ed;  //分别是起点和终点位置

bool valid(int x, int y) {  //判断是否越界
    if(x <= 0 || x > n || y <= 0 || y > m) {   
        return false;
    }
    return true;
}

void parse_st_ed() {    //找起点和终点
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= m; j++) {
            if(Map[i][j] == 'O') {
                ed.x = i;
                ed.y = j;
                ed.lie = 0;
                Map[i][j] = '.';
            }
            if(Map[i][j] == 'X') {
                for(int k = 0; k < 4; k++) {
                    int dx = dir[k][0] + i;
                    int dy = dir[k][1] + j;
                    if(valid(dx, dy) && Map[dx][dy] == 'X') {
                        st.x = min(dx, i);
                        st.y = min(dy, j);
                        st.lie = k < 2 ? 1 : 2; //在dir数组里，0和1是左右，2和3是上下
                        Map[i][j] = Map[dx][dy] = '.';
                        break;
                    }
                }
                if(Map[i][j] == 'X') {
                    st.x = i;
                    st.y = j;
                    st.lie = 0;
                    Map[i][j] = '.';
                }
            }
        }
    }
}

bool check(rec next) {
    if(!valid(next.x, next.y)) {
        return false;
    }
    if(Map[next.x][next.y] == '#') {
        return false;
    }
    //判断当前位置是否可行
    if(next.lie == 0 && Map[next.x][next.y] != '.') {
        return false;
    }
    if(next.lie == 1 && Map[next.x][next.y + 1] == '#') {
        return false;
    }
    if(next.lie == 2 && Map[next.x + 1][next.y] == '#') {
        return false;
    }
    return true;
}

int bfs() {
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= m; j++) {
            for(int k = 0; k < 3; k++) {
                step[i][j][k] = -1;
            }
        }
    }
    queue<rec> q;
    step[st.x][st.y][st.lie] = 0;
    q.push(st);
    while(!q.empty()) {
        rec now = q.front();
        q.pop();
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            rec next;
            next.x = now.x + next_x[now.lie][i];
            next.y = now.y + next_y[now.lie][i];
            next.lie = next_lie[now.lie][i];
            if(check(next) && step[next.x][next.y][next.lie] == -1) {
                step[next.x][next.y][next.lie] = step[now.x][now.y][now.lie] + 1;
                q.push(next);
                if(next.x == ed.x && next.y == ed.y && next.lie == ed.lie) {
                    return step[next.x][next.y][next.lie];
                }
            }
        }
    }
    return -1;  //无解
}

int main() {
    while(~scanf("%d %d", &n, &m)) {
        if(n == 0 && m == 0) {
            break;
        }
        for(int i = 1; i <= n; i++) {
            for(int j = 1; j <= m; j++) {
                cin >> Map[i][j];
            }
        }
        parse_st_ed();
        int ans = bfs();
        if(ans != -1) {
            printf("%d
", ans);
        } else {
            printf("Impossible
");
        }
    }
    
    return 0;
}