广度优先搜索学习五例之三_JAVA

您所在的位置：程序员俱乐部 > 编程开发 > JAVA > 广度优先搜索学习五例之三

广度优先搜索学习五例之三

2012/10/15 10:37:53 128kj 程序员俱乐部我要评论(0)

摘要：广度优先搜索是以某一节点为出发点，先拜访所有相邻的节点。再依序拜访与刚才被拜访过的节点相邻但未曾被拜访过的节点，直到所有相邻的节点都已被拜访过。因此，进行广搜时，需要使用queue，以便记录拜访的顺序。一般有下面的模板:publicvoidbfs(intv){//队列用来保存被访问节点的分支节点Queye<Integer>que=newLinkedList<Integer>();que.offer(v);//起点入队列while(!que.isEmpty())
标签：学习

广度优先搜索是以某一节点为出发点，先拜访所有相邻的节点。再依序拜访与刚才被拜访过的节点相邻但未曾被拜访过的节点，直到所有相邻的节点都已被拜访过。因此，进行广搜时，需要使用queue ，以便记录拜访的顺序。一般有下面的模板:

public  void bfs(int v) {
  //队列用来保存被访问节点的分支节点
  Queye< Integer> que = new LinkedList< Integer>();
  que.offer(v);//起点入队列
  while (!que.isEmpty()) {
    v = que.poll();//弹出当前顶点
    if(!visited[v]){//如果当前顶顶点没有被访问过
       System.out.print(v+"  ");//访问当前顶点
       visited[v] = true;//标记为已访问过
    }
     //将当前节点的分支节(邻接）点加入到队列中
      for (int i = 0; i < k; i++) {
       if (G[v][i] == 1 && !visited[i]) {
	que.add(i);
       }
      }
    }
 }

对照这个模板,很容易解答下面两题.

例一:
国际象棋，又称欧洲象棋或西洋棋，是一种二人对弈的战略棋盘游戏。国际象棋的棋盘由64个黑白相间的格子组成。黑白棋子各16个，多用木或塑胶制成，也有用石块制作；较为精美的石头、玻璃（水晶）或金属制棋子常用作装饰摆设。国际象棋是世界上最受欢迎的游戏之一，数以亿计的人们以各种方式下国际象棋。
其中有一棋子，称为knight，和中国象棋里的马的走法一样，每次走都是一个 “日” 型。给定起始位置和目标位置，计算knight从起始位置走到目标位置所需的最少步数。
To get from xx to yy takes n knight moves.
从一点xx到另一点yy需要多少步，至少需要多少步？？

Sample Input

e2 e4
a1 b2
b2 c3
a1 h8
a1 h7
h8 a1
b1 c3
f6 f6

Sample Output

To get from e2 to e4 takes 2 knight moves.
To get from a1 to b2 takes 4 knight moves.
To get from b2 to c3 takes 2 knight moves.
To get from a1 to h8 takes 6 knight moves.
To get from a1 to h7 takes 5 knight moves.
To get from h8 to a1 takes 6 knight moves.
To get from b1 to c3 takes 1 knight moves.
To get from f6 to f6 takes 0 knight moves.

import java.util.*;
public class Main {
 //初始化马可以走的方向
 private int dis[][]={{1,2},{2,1},{2,-1},{1,-2}, {-1,-2},{-2,-1},{-2,1},{-1,2}};

 private int[][] chessboard ;//棋盘

 public Main() {
     chessboard = new int[8][8];
     for(int i=0;i<8;i++)
       Arrays.fill(chessboard[i],0);
 }


 private  int[] getRC(String s) {//用来处理输入，字符坐标转化为数字坐标
  int[] rc = new int[2];
  rc[0] = Integer.valueOf(String.valueOf(s.charAt(1))) - 1;
  rc[1] = s.charAt(0) - 'a';
  return rc;
 }

 /**
  * 广度搜索算法
  * 
  * @param s1
  * @param s2
  */
 public  void bsf(String s1, String s2) {//输出从s1到s2至少需要多少步
  int[] rc = getRC(s1);
  int formR = rc[0];
  int formC = rc[1];
   //System.out.println(formR + " ," + formC);
  rc = getRC(s2);
  int toR = rc[0];
  int toC = rc[1];
   //System.out.println(toR + " ," + toC);
  Queue< Point> queue = new LinkedList<Point>();

  Point p = new Point();
  p.r = formR;
  p.c = formC;
  p.steps = 0;
  queue.offer(p);//起点入队列
  chessboard[p.r][p.c] = 1;//标记为已访问
  p = null;

  while (!queue.isEmpty()) {//队列非空时
   p = queue.poll();//当前顶点
   if (p.r == toR && p.c == toC) {//如果搜索到目标,输入
    System.out.println("To get from " + s1 + " to " + s2
      + " takes " + p.steps + " knight moves.");
    break;
   }
   for (int i = 0; i < 8; ++i) {//从八个方向依次访问当前顶点的八个可能的邻接点
    Point pp = new Point();
    pp.r = p.r + dis[i][0];
    pp.c = p.c + dis[i][1];
    pp.steps = p.steps + 1;
    if (pp.r >= 0 && pp.c >= 0 && pp.r <= 7 && pp.c <= 7
      && chessboard[pp.r][pp.c] == 0) {//如果是当前顶点的邻接点
     queue.offer(pp);//邻接点入队列
     chessboard[pp.r][pp.c] = 1;//标记为已访问
    }
    pp = null;
   }
   p = null;
  }
 }

 public static void main(String[] args) {
  Scanner sc = new Scanner(System.in);
   while (sc.hasNext()) {
   String s1 = sc.next();
   String s2 = sc.next();
    new Main().bsf(s1, s2);
  }
 }

}

class Point {
 int r;
 int c;
 int steps;
}

例二:农夫找牛(POJ 3278)
一个农场主为了找到自己走失的牛，要走最短的路径,只有三种走法：
x->x+1;
x->x-1;
x->2x;
解释成数学问题: 给出2个数N和K(0 ≤ N ≤ 100,000,0 ≤ K ≤ 100,000)，问从N经过+1或者-1或者*2能到达K的最小步数。

[分析]
分3个方向BFS，找到后树的深度就是最小步数了。注意n可以比k大，这时只有-1一种办法可以从n到达k，直接减就行了.

import java.util.*;   

public class Main {   
  
    public static final int MAX = 200000;   
  
    public static void main(String[] args) {   
  
        Scanner scan = new Scanner(System.in);   
        if (scan.hasNext()) {   
            int n = scan.nextInt();   
            int k = scan.nextInt();   
            System.out.println(catchTheCow(n, k));   
        }   
    }   
  
    public static int catchTheCow(int n, int k) {   
        //找到   
        if (n == k) {   
            return 0;   
        }   
        Queue< Integer> queue = new LinkedList<Integer>();   
        boolean[] visited = new boolean[MAX + 5];   
        int[] minutes = new int[MAX + 5];   
        visited[n] = true;  //标记起点已访问 
        queue.add(n);   
        while (!queue.isEmpty()) {   
            int current = queue.poll();  //从队列中弹出当前点 
            for (int i = 0; i < 3; i++) {//依次访问当前点的邻接点 
                int next = current;   
                //遍历3个方向   
                if (i == 0) {   
                    next++;   
                } else if (i == 1) {   
                    next--;   
                } else if (i == 2) {   
                    next<<=1;
                }   
                if (next < 0 || next > MAX) {   
                    continue;   
                }   
                //剪枝  保证每个数只进链表一次。
                if (!visited[next]) {   
                    queue.add(next);   //当前点的邻接点入队
                    visited[next] = true; //标记为已访问  
                    minutes[next] = minutes[current] + 1;   
                }   
                //找到   
                if (next == k) {   
                    return minutes[k];   
                }   
            }   
        }   
  
        return 0;   
    }   
}  
程序运行:
D:\tutu>java  Main
5 17
4
*/