每日一题（二十五）：广度优先搜索

题目描述：
Ignatius被魔王抓走了,有一天魔王出差去了,这可是Ignatius逃亡的好机会.魔王住在一个城堡里,城堡是一个A*B*C的立方体,可以被表示成A个B*C的矩阵,刚开始Ignatius被关在(0,0,0)的位置,离开城堡的门在(A-1,B-1,C-1)的位置,现在知道魔王将在T分钟后回到城堡,Ignatius每分钟能从一个坐标走到相邻的六个坐标中的其中一个.现在给你城堡的地图,请你计算出Ignatius能否在魔王回来前离开城堡(只要走到出口就算离开城堡,如果走到出口的时候魔王刚好回来也算逃亡成功),如果可以请输出需要多少分钟才能离开,如果不能则输出-1.

输入：
输入数据的第一行是一个正整数K,表明测试数据的数量.每组测试数据的第一行是四个正整数A,B,C和T(1<=A,B,C<=50,1<=T<=1000),它们分别代表城堡的大小和魔王回来的时间.然后是A块输入数据(先是第0块,然后是第1块,第2块......),每块输入数据有B行,每行有C个正整数,代表迷宫的布局,其中0代表路,1代表墙。
对于每组测试数据,如果Ignatius能够在魔王回来前离开城堡,那么请输出他最少需要多少分钟,否则输出-1.

样例输入：
1
3 3 4 20
0 1 1 1
0 0 1 1
0 1 1 1
1 1 1 1
1 0 0 1
0 1 1 1
0 0 0 0
0 1 1 0
0 1 1 0 
样例输出：
11

/*
使用结构体保存状态（x,y,z,t）
使用队列实现各个状态按照被查找到的顺序依次转移扩展
防止对无效状态的搜索：剪枝
*/

#include<stdio.h>
#include<queue>
using namespace std;
bool mark[50][50][50];
int maze[50][50][50];  //保存立方体信息
struct N {
	int x, y, z;
	int t;
};
queue<N> Q;
int go[][3] = {  //坐标变换数组
	1,0,0,
	-1,0,0,
	0,1,0,
	0,-1,0,
	0,0,1,
	0,0,-1
};
int BFS(int a, int b, int c) {
	while (Q.empty() == false) {
		N now = Q.front();
		Q.pop();
		for (int i = 0; i < 6; i++) { //依次扩展相邻6个结点
			int nx = now.x + go[i][0];
			int ny = now.y + go[i][1];
			int nz = now.z + go[i][2];
			if (nx < 0 || nx >= a || ny < 0 || ny >= b || nz < 0 || nz >= c)//新坐标在立方体外，舍弃
				continue;
			if (maze[nx][ny][nz] == 1)//该位置为墙，舍弃
				continue;
			if (mark[nx][ny][nz] == true)//该状态已经得到过，舍弃
				continue;
			N tmp;
			tmp.x = nx;
			tmp.y = ny;
			tmp.z = nz;
			tmp.t = now.t + 1;
			Q.push(tmp);
			mark[nx][ny][nz] = true;
			if (nx == a - 1 && ny == b - 1 && nz == c - 1)  //到达终点，返回耗时
				return tmp.t;
		}
	}
	return -1;//无法到达终点
}
int main() {
	int T;
	scanf("%d", &T);
	while (T--) {
		int a, b, c, t;
		scanf("%d%d%d%d", &a, &b, &c, &t);
		for (int i = 0; i < a; i++) {
			for (int j = 0; j < b; j++) {
				for (int k = 0; k < c; k++) {
					scanf("%d", &maze[i][j][k]);
					mark[i][j][k] = false; //初始化标记数组
				}
			}
		}
		while (Q.empty() == false)
			Q.pop();
		mark[0][0][0] = true;
		N tmp;
		tmp.t = tmp.y = tmp.z =tmp.x=0;
		Q.push(tmp);
		int rec = BFS(a, b, c);
		if (rec <= t)
			printf("%d\n", rec);
		else printf("-1\n");
	}
	return 0;
}