本题是一道有关搜索的题目。
由于搜索空间较大,需要使用双向搜索:即从初始状态出发,利用广度优先搜索确定 101010 步操作所能达到的状态,在记录状态的同时记录到达此状态所需的操作次数,将这些状态构成的集合为 s1s_1s1。然后从测试数据给定的状态出发,同样利用广度优先搜索确定至多 101010 步操作所能达到的状态和相应的操作次数(因为题目限定最终状态必定能够在 202020 步内到达),将其放入集合 s2s_2s2 中,在后一搜索过程中,不断检查当前状态是否已经在集合 s1s_1s1 中出现,若出现表明搜索成功,将两个方向的操作次数相加即可。
为了提高操作状态变化的效率,建议将 121212 个数字压缩成一个 long long
型整数,从 111 到 121212 的数字,每个数字使用 646464 整数中的 444 位二进制数予以表示,最后将 666 种旋转操作表示成 666 个函数,依次调用,便于编码。
参考代码:
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
// 表示状态的 64 位整数,从低位到高位,每 4 个二进制位作为一组表示一个从 0 到 11 的数字,最低的 4 个二进制位表示数字 0,第 5 到第 8 个二进制位表示数字 1,依次类推
static long long mask;
// 设置第 p 个数字的值
inline void _set(int p, long long v) { mask |= v << (4 * p); }
// 提取第 p 个数字的值
inline int _get(const long long &u, int p) { return (u >> (4 * p)) & 15LL; }
// 左侧部分顺时针旋转
void lc(const long long &u) {
mask = u & 0x0fffff000000LL | 0x0000000fffffLL & (u >> 4);
_set(5, _get(u, 11));
_set(11, _get(u, 0));
}
// 左侧部分逆时针旋转
void lcc(const long long &u) {
mask = u & 0x0fffff000000LL | 0x000000fffff0LL & (u << 4);
_set(0, _get(u, 11));
_set(11, _get(u, 5));
}
// 右侧部分顺时针旋转
void rc(const long long &u) {
mask = u & 0x0000000fffffLL | 0x0ffffff00000LL & (u >> 4);
_set(11, _get(u, 5));
}
// 右侧部分逆时针旋转
void rcc(const long long &u) {
mask = u & 0x0000000fffffLL | 0xffffff000000LL & (u << 4);
_set(5, _get(u, 11));
}
// 整体顺时针旋转
void wc(const long long &u) {
mask = 0x0fffffffffffLL & (u >> 4);
_set(11, _get(u, 0));
}
// 整体逆时针旋转
void wcc(const long long &u) {
mask = 0xfffffffffff0LL & (u << 4);
_set(0, _get(u, 11));
}
static void (*F[])(const long long&) = {lc, lcc, rc, rcc, wc, wcc};
unordered_map<long long, int> forwarded;
// 从起始状态搜索 10 步
void trick() {
int cnt = 0;
long long u = 0;
for (int i = 0; i < 12; i++) u |= (long long)i << (4 * i);
forwarded[u] = 0;
queue<long long> q1; q1.push(u);
queue<int> q2; q2.push(0);
while (!q1.empty()) {
u = q1.front(); q1.pop();
cnt = q2.front(); q2.pop();
for (int i = 0; i < 6; i++) {
F[i](u);
if (forwarded.find(mask) != forwarded.end()) continue;
if (cnt + 1 < 10) {
forwarded[mask] = cnt + 1;
q1.push(mask);
q2.push(cnt + 1);
}
}
}
}
// 从给定状态搜索 10 步
void bfs(long long u) {
if (forwarded.find(u) != forwarded.end()) {
cout << forwarded[u] << '\n';
return;
}
int cnt = 0;
unordered_map<long long, int> backwarded;
backwarded[u] = 0;
queue<long long> q1; q1.push(u);
queue<int> q2; q2.push(0);
while (!q1.empty()) {
u = q1.front(); q1.pop();
cnt = q2.front(); q2.pop();
for (int i = 0; i < 6; i++) {
F[i](u);
if (forwarded.find(mask) != forwarded.end()) {
cout << forwarded[mask] + cnt + 1 << '\n';
return;
}
if (backwarded.find(mask) != backwarded.end()) continue;
if (cnt + 1 < 10) {
backwarded[mask] = cnt + 1;
q1.push(mask);
q2.push(cnt + 1);
}
}
}
}
int main(int argc, char *argv[]) {
cin.tie(0), cout.tie(0), ios::sync_with_stdio(false);
trick();
int T; cin >> T;
while (T--) {
long long u = 0, v;
for (int i = 0; i < 12; i++) {
cin >> v; v--;
u |= v << (4 * i);
}
bfs(u);
}
return 0;
}