LC.P752[打开转盘锁]

LC.P752[打开转盘锁]

题目描述

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。

方法一：BFS

class Solution {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        Set<String> deadSet = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));
        Set<String> visited = new HashSet<>();
        Deque<String> queue = new ArrayDeque<>();

        int step = 0;
        queue.offer("0000");
        visited.add("0000");

        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                String cur = queue.poll();
                if (deadSet.contains(cur)) continue;
                if (cur.equals(target)) return step;

                for (int j = 0; j < 4; ++j) {
                    String next1 = upOne(cur, j);
                    String next2 = downOne(cur, j);
                    if (!visited.contains(next1)) {
                        queue.offer(next1);
                        visited.add(next1);
                    }
                    if (!visited.contains(next2)) {
                        queue.offer(next2);
                        visited.add(next2);
                    }
                }
            }
            ++step;
        }
        return -1;
    }

    // 将 s[i] 向上拨动一次
    private String upOne(String s, int i) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[i] == '9') ch[i] = '0';
        else ch[i]++;

        return new String(ch);
    }

    // 将 s[i] 向下拨动一次
    private String downOne(String s, int i) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[i] == '0') ch[i] = '9';
        else ch[i]--;
        return new String(ch);
    }
}

方法二：双向BFS

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

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

        while (!q1.isEmpty() && !q2.isEmpty()) {
            Set<String> temp = new HashSet<>();
            for (String cur : q1) {
                if (deadSet.contains(cur)) continue;
                if (q2.contains(cur)) return step;
                visited.add(cur);
                for (int j = 0; j < 4; ++j) {
                    String next1 = upOne(cur, j);
                    String next2 = downOne(cur, j);
                    if (!visited.contains(next1)) temp.add(next1);
                    if (!visited.contains(next2)) temp.add(next2);
                }
            }
            ++step;
            q1 = q2;
            q2 = temp;
        }
        return -1;
    }

    // 将 s[i] 向上拨动一次
    private String upOne(String s, int i) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[i] == '9') ch[i] = '0';
        else ch[i]++;

        return new String(ch);
    }

    // 将 s[i] 向下拨动一次
    private String downOne(String s, int i) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[i] == '0') ch[i] = '9';
        else ch[i]--;
        return new String(ch);
    }
}