BFS——NYOJ 21 三个水杯

三个水杯

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难度：4

描述

给出三个水杯，大小不一，并且只有最大的水杯的水是装满的，其余两个为空杯子。三个水杯之间相互倒水，并且水杯没有标识，只能根据给出的水杯体积来计算。现在要求你写出一个程序，使其输出使初始状态到达目标状态的最少次数。

输入

第一行一个整数N(0<N<50)表示N组测试数据
接下来每组测试数据有两行，第一行给出三个整数V1 V2 V3 (V1>V2>V3 V1<100 V3>0)表示三个水杯的体积。
第二行给出三个整数E1 E2 E3 （体积小于等于相应水杯体积）表示我们需要的最终状态

输出

每行输出相应测试数据最少的倒水次数。如果达不到目标状态输出-1

样例输入

2
6 3 1
4 1 1
9 3 2
7 1 1

样例输出

3
-1

---

唉...这道题写了好久啊！

简单的宽度优先搜索，三个水杯之间的相互倒水如下图6种情况：

对于每一次倒水都会引起三个水杯水量状态的改变，这样就可以得到如下的一个解空间树：

按照上图中得到解空间树的方法，代码如下：

    #include <cstdio>  
    #include <memory.h>  
    #include <queue>  
      
    using namespace std;  
      
    #define EMPTY    0  
      
    struct data_type  
    {  
        int state[3];  
        int step;  
    };  
      
    int cupCapacity[3], targetState[3];  
      
    bool visited[100][100][100];  
      
    bool AchieveTargetState(data_type current)  
    {  
        for (int i = 0; i < 3; i++)  
        {  
            if (current.state[i] != targetState[i])  
            {  
                return false;  
            }  
        }  
        return true;  
    }  
      
    void PourWater(int destination, int source, data_type &cup)  
    {  
        int waterYield = cupCapacity[destination] - cup.state[destination];  
        if (cup.state[source] >= waterYield)  
        {  
            cup.state[destination] += waterYield;  
            cup.state[source] -= waterYield;  
        }  
        else  
        {  
            cup.state[destination] += cup.state[source];  
            cup.state[source] = 0;  
        }  
    }  
      
    int BFS(void)  
    {  
        int i, j, k;  
        data_type initial;  
        queue<data_type> toExpandState;  
      
        memset(visited, false, sizeof(visited));  
        initial.state[0] = cupCapacity[0];  
        initial.state[1] = initial.state[2] = 0;  
        initial.step = 0;  
        toExpandState.push(initial);  
        visited[initial.state[0]][0][0] = true;  
      
        while (!toExpandState.empty())  
        {  
            data_type node = toExpandState.front();  
            toExpandState.pop();  
            if (AchieveTargetState(node))  
            {  
                return node.step;  
            }  
            for (i = 0; i < 3; i++)  
            {  
                for (j = 1; j < 3; j++)  
                {  
                    k = (i+j)%3;  
                    if (node.state[i] != EMPTY && node.state[k] < cupCapacity[k])  
                    {  
                        data_type newNode = node;  
                        PourWater(k, i, newNode);  
                        newNode.step = node.step + 1;  
                        if (!visited[newNode.state[0]][newNode.state[1]][newNode.state[2]])  
                        {  
                            visited[newNode.state[0]][newNode.state[1]][newNode.state[2]] = true;  
                            toExpandState.push(newNode);  
                        }  
                    }  
                }  
            }  
        }  
        return -1;  
    }  
      
    int main(void)  
    {  
        int testNum;  
        scanf("%d", &testNum);  
        while (testNum -- != 0)  
        {  
            scanf("%d%d%d", &cupCapacity[0], &cupCapacity[1], &cupCapacity[2]);  
            scanf("%d%d%d", &targetState[0], &targetState[1], &targetState[2]);  
            printf("%d\n", BFS());  
        }  
        return 0;  
    }  

引自：http://blog.youkuaiyun.com/code_pang/article/details/7802944