八数码问题

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int MAXN=370000;
int fac[15] = {1,1,2,6,24,120,720,5040,40320,362880};//记录1-10的阶乘
bool vis[MAXN];
int step[MAXN];
int q1[MAXN],q2[MAXN],front,rear;//q1放数字值，q2放康托压缩后的值
int Cantor(int a[],int n) {
	int s = 1;
	int sum = 1;	//sum从1开始
	for(int i = 0; i < n; i++) {
		s = 0;
		for(int j = i+1; j<n; j++) {
			if(a[j] < a[i])
				s++;
		}
		sum +=s * fac[n-1-i];
	}
	return sum;
}
//把数组a中的数转化为一个9位数
int getnum(int a[]) {
	int ans=0;
	for(int i=0; i<9; i++) {
		ans*=10;
		ans+=a[i];
	}
	return ans;
}

int main() {
	memset(step,-1,sizeof(step));
	int a[9]= {1,2,3,8,0,4,7,6,5};
	int end=getnum(a);
	int endCantor=Cantor(a,9);
	for(int i=0; i<9; i++)
		cin>>a[i];
	int begin=getnum(a);
	int beginCantor=Cantor(a,9);
	vis[beginCantor]=1;//此状态已访问
	step[beginCantor]=0;
	q1[rear]=begin;
	q2[rear]=beginCantor;
	rear++;
	//cout<<begin<<":"<<end<<endl;
	if(begin==end) {
		cout<<0<<endl;
		return 0;
	}

	while(front<rear) {
		int temp=q1[front];
		int tempCantor=q2[front];
		front++;
		//找temp中0的位置find
		int find;
		//cout<<"队头："<<temp<<endl;
		int t=temp;
		for(int i=8; i>=0; i--) {
			a[i]=t%10;
			t/=10;
			if(a[i]==0)
				find=i;
		}
		//cout<<"0的位置："<<find<<endl;
		//把上下左右交换后的状态加入队列
		//上

		if(find>=3) {
			swap(a[find],a[find-3]);
			t=Cantor(a,9);
			//cout<<temp<<"交换上侧："<<getnum(a)<<endl;
			if(!vis[t]) {
				vis[t]=1;
				step[t]=step[tempCantor]+1;
				q2[rear]=t;
				t=getnum(a);
				if(t==end) {
					break;
				}
				q1[rear]=t;
				rear++;
				//cout<<t<<"入队"<<endl;
			}
			swap(a[find],a[find-3]);
		}
		//右
		if((find+1)%3!=0) {
			swap(a[find],a[find+1]);
			t=Cantor(a,9);
			//cout<<temp<<"交换右侧："<<getnum(a)<<endl;
			if(!vis[t]) {
				vis[t]=1;
				step[t]=step[tempCantor]+1;
				q2[rear]=t;
				t=getnum(a);
				if(t==end) {
					break;
				}
				q1[rear]=t;
				rear++;
				//cout<<t<<"入队"<<endl;
			}
			swap(a[find],a[find+1]);
		}
		//下
		if(find<=5) {
			swap(a[find],a[find+3]);
			t=Cantor(a,9);
			//cout<<temp<<"交换下侧："<<getnum(a)<<endl;
			if(!vis[t]) {
				vis[t]=1;
				step[t]=step[tempCantor]+1;
				q2[rear]=t;
				t=getnum(a);
				if(t==end) {
					break;
				}
				q1[rear]=t;
				rear++;
				//cout<<t<<"入队"<<endl;
			}
			swap(a[find],a[find+3]);
		}
		//左
		if(find%3!=0) {
			swap(a[find],a[find-1]);
			t=Cantor(a,9);
			//cout<<temp<<"交换左侧："<<getnum(a)<<endl;
			if(!vis[t]) {
				vis[t]=1;
				step[t]=step[tempCantor]+1;
				q2[rear]=t;
				t=getnum(a);
				if(t==end) {
					break;
				}
				q1[rear]=t;
				rear++;
				//cout<<t<<"入队"<<endl;
			}
			swap(a[find],a[find-1]);
		}
	}
	if(step[endCantor]==-1)
		cout<<-1;
	else
		cout<<step[endCantor];
	return 0;
}