八数码问题

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <set>
using namespace std;

/*
2 6 4 1 3 7 0 5 8
8 1 5 7 3 6 4 0 2

1 2 3 4 5 0 7 8 6
1 2 3 4 5 6 7 8 0
*/
typedef int State[9];
const int maxstate = 1000000;
State st[maxstate], goal;        //状态数组, 所有状态都保存在这里 
int dist[maxstate];              //距离数组

set<int> vis;                    //编码 
//如果需要打印方案,可以在这里加一个"父亲编号" 数组  int fa[maxstate]
int fa[maxstate];

void init_lookup_table();
int try_to_insert(int s);
int BFS();
void solve();

const int dx[] = {-1, 1, 0, 0};
const int dy[] = {0, 0, -1, 1};

void print(State s, int front)
{
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        if (i % 3 == 0) cout << endl;
        cout << st[front][i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

bool judge(int x, int y)
{
    return (x >= 0 && x < 3) && (y >= 0 && y < 3);
}

void init_lookup_table()
{
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        scanf("%d", &st[1][i]);        //起始状态 
    }
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        scanf("%d", &goal[i]);
    }
    vis.clear();
}

int try_to_insert(int s)
{
    int code = 0;     //把st[s]映射到code
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        code = code * 10 + st[s][i];
    } 
    if (vis.count(code)) return 0;
    vis.insert(code);
    return 1;         //HashCode 
}

//BFS, 返回目标状态在st数组下标
int BFS()
{
    init_lookup_table();              //初始化查找表 
    int front = 1, rear = 2;          //不使用下标0, 因为0被看作不存在 
    while (front < rear) { 
        State& s = st[front];         //用引用简化代码
        if (memcmp(goal, s, sizeof(s)) == 0)  {
            return front;             //找到目标状态,  成功返回 
        }
        int z;
        for (z = 0; z < 9; z++) {
            if (!s[z]) break;         //找“0”的位置 
        } 
        int x = z / 3, y = z % 3;     //模拟 行, 列 
        for (int d = 0; d < 4; d++) { //四个方向 
            int newx = x + dx[d];
            int newy = y + dy[d];
            int newz = newx * 3 + newy; //模拟到一维数组的地方 , 空格将要移动到的地方 
            
            if (judge(newx, newy)) {    //移动合法 
                State &t = st[rear];    //得到队尾元素
                memcpy(&t, &s, sizeof(s));    // 将将 s 添加到队尾 
                
                //数字 和 空格交换位置  
                t[newz] = s[z];         //z位置为 空格 
                t[z] = s[newz];    
            
                dist[rear] = dist[front] + 1;     //更新新结点的距离值
                if (try_to_insert(rear))  rear++; //如果成功插入查找表, 修改队尾指针 
            }
        }
        front++;     //拓展完毕, 修改队首指针 
        //打印 
        print(st[front], front);
    }
    return 0;        //失败 
} 

void solve()
{
    int ans = BFS();
    if (ans > 0) printf("%d\n", dist[ans]);
    else printf("-1\n");
}

int main()
{
    solve();
    return 0;    
}