- 1.题目
- 2.思路
- 3.代码实现（Java）
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。
提示：
1 <= deadends.length <= 500
deadends[i].length == 4
target.length == 4
target 不在 deadends 之中
target 和 deadends[i] 仅由若干位数字组成
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/open-the-lock
（1）BFS
（2）双向BFS
思路参考BFS 算法解题套路框架。
3.代码实现（Java）//思路1————BFS
class Solution {
public int openLock(String[] deadends, String target) {
//deadsSet 记录需要跳过的死亡数字，方便后续的判断
Set deadsSet = new HashSet<>();
for (String deadend : deadends) {
deadsSet.add(deadend);
}
//记录已经穷举过的密码，防止走回头路
Set visited = new HashSet<>();
Queue queue = new LinkedList<>();
//minCnt 保存最小旋转次数
int minCnt = 0;
//将转盘锁抽象成一幅图，每个节点有 8 个相邻的节点，从起点"0000"开始 BFS
queue.offer("0000");
visited.add("0000");
while (!queue.isEmpty()) {
int size = queue.size();
//将当前队列中的所有节点向四周扩散
for (int i = 0; i < size; i++) {
String cur = queue.poll();
//如果当前节点所表示的字符串存在于 deadsSet 中，则选择下一个节点
if (deadsSet.contains(cur)) {
continue;
}
//如果旋转到 target，则直接返回 minCnt
if (cur.equals(target)) {
return minCnt;
}
//将当前遍历到的节点的未遍历的相邻节点加入到队列中
for (int j = 0; j < 4; j++) {
String up = plusOne(cur, j);
if (!visited.contains(up)) {
queue.offer(up);
visited.add(up);
}
String down = minusOne(cur, j);
if (!visited.contains(down)) {
queue.offer(down);
visited.add(down);
}
}
}
minCnt++;
}
//穷举结束后未找到 target，则说明不能解锁，返回-1
return -1;
}
//将 s[j] 向上拨动⼀次
public String plusOne(String s, int j) {
char[] chs = s.toCharArray();
if (chs[j] == '9') {
chs[j] = '0';
} else {
chs[j] += 1;
}
return new String(chs);
}
//将 s[i] 向下拨动⼀次
public String minusOne(String s, int j) {
char[] chs = s.toCharArray();
if (chs[j] == '0') {
chs[j] = '9';
} else {
chs[j] -= 1;
}
return new String(chs);
}
}
class Solution {
public int openLock(String[] deadends, String target) {
Set deads = new HashSet<>();
for (String s : deadends) deads.add(s);
// 用集合不用队列，可以快速判断元素是否存在
Set queue1 = new HashSet<>();
Set queue2 = new HashSet<>();
Set visited = new HashSet<>();
//minCnt 保存最小旋转次数
int minCnt = 0;
queue1.add("0000");
queue2.add(target);
while (!queue1.isEmpty() && !queue2.isEmpty()) {
// 哈希集合在遍历的过程中不能修改，用 temp 存储扩散结果
Set temp = new HashSet<>();
for (String cur : queue1) {
if (deads.contains(cur)) {
continue;
}
if (queue2.contains(cur)) {
return minCnt;
}
visited.add(cur);
for (int j = 0; j < 4; j++) {
String up = plusOne(cur, j);
if (!visited.contains(up))
temp.add(up);
String down = minusOne(cur, j);
if (!visited.contains(down))
temp.add(down);
}
}
minCnt++;
// temp 相当于 queue1
// 这里交换 queue1 queue2，下一轮 while 就是扩散 queue2
queue1 = queue2;
queue2 = temp;
}
return -1;
}
//将 s[j] 向上拨动⼀次
public String plusOne(String s, int j) {
char[] chs = s.toCharArray();
if (chs[j] == '9') {
chs[j] = '0';
} else {
chs[j] += 1;
}
return new String(chs);
}
//将 s[i] 向下拨动⼀次
public String minusOne(String s, int j) {
char[] chs = s.toCharArray();
if (chs[j] == '0') {
chs[j] = '9';
} else {
chs[j] -= 1;
}
return new String(chs);
}
}
