LeetCode——打开转盘锁

Q：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：
死亡列表 deadends 的长度范围为 [1, 500]。
目标数字 target 不会在 deadends 之中。
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。

A：
1.BFS典型算法。
把deadends里面所有放入visited，不允许进入。

    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        String start = "0000";
        Set<String> visited = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));
        Queue<String> q = new LinkedList<>();
        q.add(start);
        if (target.equals(start))
            return 0;
        if(visited.contains(start))
            return -1;
        visited.add(start);
        int step = 1;
        while (!q.isEmpty()) {
            int sz = q.size();
            for (int k = 0; k < sz; k++) {
                String cur = q.poll();
                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    char[] array1 = cur.toCharArray();
                    char[] array2 = cur.toCharArray();
                    if (array1[i] == '9')
                        array1[i] = '0';
                    else
                        array1[i] = (char) (array1[i] + 1);

                    if (array2[i] == '0')
                        array2[i] = '9';
                    else
                        array2[i] = (char) (array2[i] - 1);
                    String new1 = new String(array1);
                    String new2 = new String(array2);
                    if (new1.equals(target) || new2.equals(target))
                        return step;
                    if (!visited.contains(new1)) {
                        q.add(new1);
                        visited.add(new1);
                    }
                    if (!visited.contains(new2)) {
                        q.add(new2);
                        visited.add(new2);
                    }
                }
            }
            step++;
        }
        return -1;
    }

2.双向BFS


双向 BFS 也有局限，因为你必须知道终点在哪里。

    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        Set<String> deads = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));
        Set<String> q1 = new HashSet<>();
        Set<String> q2 = new HashSet<>();
        Set<String> visited = new HashSet<>();

        int step = 0;
        q1.add("0000");
        q2.add(target);

        while (!q1.isEmpty() && !q2.isEmpty()) {
            //哈希集合在遍历的过程中不能修改，用 temp 存储扩散 q1 结果
            Set<String> temp = new HashSet<>();
            for (String cur : q1) {
                if (deads.contains(cur))
                    continue;
                if (q2.contains(cur))
                    return step;
                visited.add(cur);
                for (int j = 0; j < 4; j++) {
                    char[] array1 = cur.toCharArray();
                    char[] array2 = cur.toCharArray();
                    if (array1[j] == '9')
                        array1[j] = '0';
                    else
                        array1[j] = (char) (array1[j] + 1);

                    if (array2[j] == '0')
                        array2[j] = '9';
                    else
                        array2[j] = (char) (array2[j] - 1);
                    String new1 = new String(array1);
                    String new2 = new String(array2);
                    if (!visited.contains(new1))
                        temp.add(new1);
                    if (!visited.contains(new2))
                        temp.add(new2);
                }

            }
            step++;
            //temp 相当于 q1, 这里交换 q1 q2，下一轮 while 就是扩散 q2
            // while 循环的最后交换 q1 和 q2 的内容，所以只要默认扩散 q1 就相当于轮流扩散 q1 和 q2。
            q1 = q2;
            q2 = temp;
        }
        return -1;
    }