挑战程序设计竞赛（算法和数据结构）——19.2九宫格拼图问题的JAVA实现

题目&解题思路：

代码：

import java.io.PushbackInputStream;
import java.util.*;public class Puzzle_9 {public static final int  N = 3;public static final int N2 = 9;public static final int dx[] = {-1, 0, 1, 0};public static final int dy[] = {0, -1, 0, 1};public static final char dir[] = {'u', 'l', 'd', 'r'};public static class Puzzle implements Comparable {int f[] = new int[N2];int space;String path;@Overridepublic int compareTo(Object obj){Puzzle p = (Puzzle)obj;int cnt = 0;for (int i=0;i<N2;i++){if(p.f[i]==this.f[i])cnt++;else{return -1;}}if (cnt==9){return 0;}else{return -1;}}}//如果第i个元素对应的不是(i+1)，那么就返回falsepublic static boolean isTarget(Puzzle p){for (int i=0;i<N2;i++){if(p.f[i]!=(i+1)){return false;}}return true;}public static String bfs(Puzzle s){ArrayDeque<Puzzle> Q = new ArrayDeque<>();HashSet<Puzzle> V = new HashSet<>();Puzzle u = new Puzzle();Puzzle v = new Puzzle();s.path = "";//将传入的路径设置为空Q.addLast(s);//入队V.add(s);//将s的状态添加进入历史访问集合while (!Q.isEmpty()){u = copyPuzzle(Q.peek());Q.removeFirst();if(isTarget(u))return u.path;//如果完成目标了，则返回u的路径int sx = u.space/N;//用于对当前空格的定位int sy = u.space%N;for (int r=0;r<4;r++){int tx = sx + dx[r];//设置4个方位的移动int ty = sy + dy[r];if(tx<0||ty<0||tx>=N||ty>=N)continue;v = copyPuzzle(u);//移动空格int temp = v.f[u.space];v.f[u.space] = v.f[tx*N+ty];v.f[tx*N+ty] = temp;//设置空格位置v.space = tx*N+ty;//判断这个状态历史上是否发生，如果发生就跳过，没发生就执行：if(!isContain(V,v)){V.add(v);//将当前状态加入历史记录集合v.path += dir[r];//将移动操作添加到其路径中Q.addLast(v);//将当前状态入队等待操作}}}return "unsolvable";}public static boolean isContain(HashSet<Puzzle> V, Puzzle v){Iterator<Puzzle> it = V.iterator();while(it.hasNext()){Puzzle element = it.next();if(element.compareTo(v)==0){return true;};}return false;}public static Puzzle copyPuzzle(Puzzle p){Puzzle p1 = new Puzzle();p1.space = p.space;p1.path = p.path;for (int i=0;i<N2;i++){p1.f[i] = p.f[i];}return p1;}public static void main(String[] args) {Scanner cin = new Scanner(System.in);Puzzle in = new Puzzle();for (int i=0;i<N2;i++){in.f[i] = cin.nextInt();if(in.f[i] == 0){in.f[i] = N2;in.space = i;}}String ans = bfs(in);System.out.println(ans.length());}
}

输入：

1 3 0
4 2 5
7 8 6

输出：

这次的代码有很多值得玩味的地方，虽然耽误了很多时间，踩了很多坑，也总结很多经验。

1.目的：想要用对象2存入对象1中的所有值。
错误做法：将对象2赋值给对象1。
结果：更改对象2时，对象1也会同时更改。
原因：将对象2赋值给对象1的动作实际上是把对象2的地址赋给对象1，因此无论操作对象1还是对象2都是操作的同一片内存空间。
解决方案：为对象1开辟一份新的内存空间，将对象2中所有的值赋给对象1，甚至是对象1中的数组也要以元素为单位一一赋值。
示例代码：

public static Puzzle copyPuzzle(Puzzle p){Puzzle p1 = new Puzzle();p1.space = p.space;p1.path = p.path;for (int i=0;i<N2;i++){p1.f[i] = p.f[i];}return p1;}

2.目的：如何自定义比较两个对象是否一致。
错误做法：再写一个函数比较，很麻烦。
解决方案：实现Comparable接口，并重写compareTo方法，这样就可以定义一个比较器，从而比较别的对象是不是和自己相同。
示例代码：

    public static class Puzzle implements Comparable {int f[] = new int[N2];int space;String path;@Overridepublic int compareTo(Object obj){Puzzle p = (Puzzle)obj;int cnt = 0;for (int i=0;i<N2;i++){if(p.f[i]==this.f[i])cnt++;else{return -1;}}if (cnt==9){return 0;}else{return -1;}}}

3.对于一个ArrayDeque队列，添加删除元素时，最好用addLast，removeFirst这样的函数，否则使用push、add、remove、pop就不确定从哪头插入元素删除元素了，这就失去了队列的意义，也是今天卡了很久的原因

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