leetcode难度：困难773. 滑动谜题

在一个 2 x 3 的板上（board）有 5 块砖瓦，用数字 1~5 来表示, 以及一块空缺用 0 来表示。一次 移动 定义为选择 0 与一个相邻的数字（上下左右）进行交换.

最终当板 board 的结果是 [[1,2,3],[4,5,0]] 谜板被解开。

给出一个谜板的初始状态 board ，返回最少可以通过多少次移动解开谜板，如果不能解开谜板，则返回 -1 。

示例 1：

输入：board = [[1,2,3],[4,0,5]]
输出：1
解释：交换 0 和 5 ，1 步完成
示例 2:

输入：board = [[1,2,3],[5,4,0]]
输出：-1
解释：没有办法完成谜板
示例 3:

输入：board = [[4,1,2],[5,0,3]]
输出：5
解释：
最少完成谜板的最少移动次数是 5 ，
一种移动路径:
尚未移动: [[4,1,2],[5,0,3]]
移动 1 次: [[4,1,2],[0,5,3]]
移动 2 次: [[0,1,2],[4,5,3]]
移动 3 次: [[1,0,2],[4,5,3]]
移动 4 次: [[1,2,0],[4,5,3]]
移动 5 次: [[1,2,3],[4,5,0]]

解题思路：使用BFS广度搜索，把二维数组换成字符串，判断是否访问

class Solution {
    public int slidingPuzzle(int[][] board) {
        //当前交换次数
        int lev = 0;
        //转换成字符串
        String s = toString(board);
        //BFS队列
        Queue<String> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.offer(s);
        //访问过的字符串
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        while (!queue.isEmpty()) {
            String cur = queue.poll();
            int[][] arr = toArr(cur, board.length, board[0].length);
            //是否结束
            if (isEnd(arr)) {
                return lev;
            }
            set.add(cur);
            int zeroRow = -1;
            int zeroCol = -1;
            //寻找0的位置
            for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
                for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                    if (arr[i][j] == 0) {
                        zeroRow = i;
                        zeroCol = j;
                        break;
                    }
                }
            }
            //上
            if (zeroRow > 0) {
                int[][] board1 = clone(arr);
                int tmp = board1[zeroRow - 1][zeroCol];
                board1[zeroRow - 1][zeroCol] = 0;
                board1[zeroRow][zeroCol] = tmp;
                String ss = toString(board1);

                if (!set.contains(ss)) {
                    queue.offer(ss);
                    map.put(ss, lev + 1);
                }

            }
            //左
            if (zeroCol > 0) {
                int[][] board1 = clone(arr);
                int tmp = board1[zeroRow][zeroCol - 1];
                board1[zeroRow][zeroCol - 1] = 0;
                board1[zeroRow][zeroCol] = tmp;
                String ss = toString(board1);
                if (!set.contains(ss)) {
                    queue.offer(ss);
                    map.put(ss, lev + 1);
                }
            }
            //右
            if (zeroCol < 2) {
                int[][] board1 = clone(arr);
                int tmp = board1[zeroRow][zeroCol + 1];
                board1[zeroRow][zeroCol + 1] = 0;
                board1[zeroRow][zeroCol] = tmp;
                String ss = toString(board1);
                if (!set.contains(ss)) {
                    queue.offer(ss);
                    map.put(ss, lev + 1);
                }
            }
            //下
            if (zeroRow < 1) {
                int[][] board1 = clone(arr);
                int tmp = board1[zeroRow + 1][zeroCol];
                board1[zeroRow + 1][zeroCol] = 0;
                board1[zeroRow][zeroCol] = tmp;
                String ss = toString(board1);
                if (!set.contains(ss)) {
                    queue.offer(ss);
                    map.put(ss, lev + 1);
                }
            }

            String next = queue.peek();
            if ((next != null && map.get(next) != lev) ||  next == null) {
                lev++;
            }
        }
        return -1;
    }

    public int[][] clone(int[][] arr) {
        int[][] r = new int[arr.length][arr[0].length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                r[i][j] = arr[i][j];
            }
        }
        return r;
    }
    public boolean isEnd(int[][] board) {
        return board[0][0] == 1 && board[0][1] == 2 && board[0][2] == 3 && board[1][0] == 4 && board[1][1] == 5 && board[1][2] == 0;
    }

    public String toString(int[][] arr) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                sb.append(arr[i][j]);
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    public int[][] toArr(String str, int row, int col) {
        int[][] arr = new int[row][col];
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < row; i++) {
            for (int j = 0; j < col; j++) {
                arr[i][j] = Integer.parseInt(str.charAt(index++) + "");
            }
        }
        return arr;
    }
}