UVA 10047 The Monocycle

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本文介绍了一道UVA-10047编程题的解题思路，采用广度优先搜索（BFS）算法解决独轮车移动问题。独轮车可以在平面上移动并改变方向及颜色状态，目标是在最短时间内抵达终点且颜色状态符合要求。

UVA-10047

题意：独轮车有5个颜色，每一秒独轮车可以向前移动（面朝的方向移动一格）或者原地转90度（左右都行）。初始是绿色朝下，面向北面，初始位置为S。要求用多少秒能到达T并且还是绿色朝下。
解题思路：BFS，只不过除了常规的坐标XY之外多了方向D和颜色C。vis[x][y][d][c]。操作就是向前走一格以及左右旋转。假设初始5个颜色为01234，下一个颜色就是(c+1)%5。方向预设好移动数组，{{-1,0},{0,1},{1,0},{0,-1}}，d+1就是右旋转，d-1就是左旋转。

/*************************************************************************
    > File Name: UVA-10047.cpp
    > Author: Narsh
    > 
    > Created Time: 2016?07?21? ??? 14?24?46?
 ************************************************************************/

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
struct node {
    int x,y,d,c,t;
} q[600000];
const int C[4][2]={{-1,0},{0,1},{1,0},{0,-1}};
int h,t,n,m,endx,endy;
int x,y,d,c;
bool vis[30][30][6][8];
char map[30][30];
int main() {
    int num=0;
    while (scanf("%d%d\n",&n,&m) && n+m) {
        memset(vis,true,sizeof(vis));
        for (int i = 1; i <= n; i++)
            for (int j = 1; j <= m+1; j++) {
                scanf("%c",&map[i][j]);
                if (map[i][j] == 'S') {
                    q[1].x=i;
                    q[1].y=j;
                    q[1].d=0;
                    q[1].c=0;
                    q[1].t=0;
                    vis[i][j][0][0]=false;
                    map[i][j] = '.';
                }
                if (map[i][j] == 'T') {
                    endx=i;
                    endy=j;
                    map[i][j]='.';
                }
            }
        h=0;t=1;
        while (h < t) {
            h++;
            x=q[h].x;y=q[h].y;d=q[h].d;c=q[h].c;
            if (x == endx && y == endy && c == 0) break;
            // go ahead  
            x=x+C[d][0];y=y+C[d][1];c=(c+1)%5;
            if (1 <= x && x <= n && 1 <= y && y <= m && vis[x][y][d][c] && map[x][y] == '.') {
                vis[x][y][d][c]=false;
                t++;
                q[t].x=x;
                q[t].y=y;
                q[t].d=d;
                q[t].c=c;
                q[t].t=q[h].t+1;
            }
            // turn right
            x=q[h].x;y=q[h].y;d=q[h].d;c=q[h].c;
            d=(d+1)%4; 
            if (1 <= x && x <= n && 1 <= y && y <= m && vis[x][y][d][c]) {
                vis[x][y][d][c]=false;
                t++;
                q[t].x=x;
                q[t].y=y;
                q[t].d=d;
                q[t].c=c;
                q[t].t=q[h].t+1;
            }
            // truen left
            x=q[h].x;y=q[h].y;d=q[h].d;c=q[h].c;
            d=((d-1)%4+4)%4; 
            if (1 <= x && x <= n && 1 <= y && y <= m && vis[x][y][d][c]) {
                vis[x][y][d][c]=false;
                t++;
                q[t].x=x;
                q[t].y=y;
                q[t].d=d;
                q[t].c=c;
                q[t].t=q[h].t+1;
            }
        }
        if (num != 0) printf("\n");
        num++;
        printf("Case #%d\n",num);
        if (q[h].x == endx && q[h].y == endy && q[h].c == 0) 
            printf("minimum time = %d sec\n",q[h].t);
        else printf("destination not reachable\n");
    }
}