九宫重排

如下面第一个图的九宫格中，放着 1~8 的数字卡片，还有一个格子空着。与空格子相邻的格子中的卡片可以移动到空格中。经过若干次移动，可以形成第二个图所示的局面。

　　我们把第一个图的局面记为：12345678.
　　把第二个图的局面记为：123.46758
　　显然是按从上到下，从左到右的顺序记录数字，空格记为句点。
　　本题目的任务是已知九宫的初态和终态，求最少经过多少步的移动可以到达。如果无论多少步都无法到达，则输出-1。

　输入第一行包含九宫的初态，第二行包含九宫的终态。

　输出最少的步数，如果不存在方案，则输出-1。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <queue>
using namespace std;
char str1[20];///终态
int jc[10] = {1, 1, 2, 6, 24, 120, 720, 5040, 40320, 362880};///1到10的阶乘
int dir[] = {0, 1, 0, -1, 0};///方向
bool f[1000000];
struct node {
    char str[10];//当然状态
    int step;//步数
    int loc;//空格位置
};
int fun(char str[])//状态匹配
{
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        if (str[i] != str1[i])return false;
    }
    return true;
}
int por(string a)//康托展开
{
    int size = 0;
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        int len = 0;
        for (int j = i + 1; j < 9; j++) {
            if (a[i] > a[j])len++;
        }
        size += len * jc[8 - i];
    }
    return size;
}
int bfs(node x)
{
    queue<node>q;
    q.push(x);
    while (!q.empty()) {

        node a = q.front();q.pop();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {//四个方向
         //   cout<<a.str<<endl;
            node b = a;
            int ax = b.loc / 3 + dir[i];
            int ay = b.loc % 3 + dir[i + 1];
            if (ax < 0 || ax >= 3 || ay < 0 || ay >= 3)continue;
            b.str[b.loc] = b.str[ax * 3 + ay];//位置交换
            b.str[ax * 3 + ay] = '9';
            b.loc = ax * 3 + ay;
            b.step ++;
            int index = por(b.str);
            if (!f[index]) {
                if (fun(b.str)) {
                    return b.step;
                }
                f[index] = true;
                q.push(b);
            }
        }
    }
    return -1;
}
int main()
{
    node a;
    while (cin >> a.str >> str1) {
        memset(f, 0, sizeof(f));
        for (int i = 0; i < 9; i++)
        {
            if (a.str[i] == '.') {a.str[i] = 9; a.loc = i; a.step = 0;}
            if(str1[i]=='.')str1[i]='9';
        }
        cout << bfs(a) << endl;
    }
    return 0;
}