黑白翻转棋算法java实现

2019年11月7日 169次阅读

翻转游戏是在4*4的正方形里进行的，每个小正方形放有拥有黑白两面的棋子。每一轮你翻转3-5个棋子，把它从白变黑或从黑变白。
翻转的规则如下： 1. 选择任意一个棋子。 2. 翻转选择的棋子和与它相临的前后左右的棋子（如果有的话）
参考如下例子：
bwbw
wwww
bbwb
bwwb
其中 b表示黑色在上面，w表示白色在上面。如果选择第三行第一个棋子 进行翻转结果如下：
bwbw
bwww
wwwb
wwwb
游戏的目标在于使所有白色或所有黑色朝上，你的任务是计算完成目标所需要的最少步数。
[输入]
输入4行，每行4单词w或b,表示游戏初始格局。 [输出]:
输出完成目标所需最小步数。如果最初格局及达到目 标，输出0； 不能达到目标输出“Impossible”(不用引号)。 [样例]:
Sample Input ：
bwwb
bbwb
bwww
Sample Output：
4

实际上我们完全可以只枚举第一行的操作,第一行有（翻，翻，翻，翻）（翻，翻，翻，不翻）。。。（不翻，不翻，不翻，不翻）16种，如果我们想把棋子全部翻成一种颜色的话，那么第二行的操作就是固定的了（因为第一行的 棋子的状态对第二行棋子的翻转进行了约束，如果想把第一行的棋子变成白色，那么第二行中位于第一行黑色棋子下方的位置必须翻转，反之亦然）， 那么第三行、第四行的操作显然也是固定的了。

实现代码如下：

/** * */
/** * @author Administrator * */

package fanzhuanQi;

import java.util.Scanner;

public class fanzhuan{
    static int steps=Integer.MAX_VALUE;
    //(x,y)座标合起来就是中心点及上下左右座标啦！ 
    static int [] dx={0,0,0,1,-1};
    static int[] dy={0,1,-1,0,0};
/**    * 把每一行的状态和整个状态都以2进制表示，四个2进制数排成一行，组成整个状态。        * 1010       * 0000        * 1101   * 1001   *如图的状态表示为：1010000011011001   * @param x横座标点(注意：座标系右下为(0,0)左上为（3,3））        * @param y纵座标点   * @param source(整个状态如上面的1010000011011001）        * @return 改变确定位置的状态，如1变成0或者0变成1        */
public static int flip(int x,int y,int source)
{
    if(x>=0&&x<4&&y>=0&&y<4)
    source^=1<<(x*4+y);
    return source;
}

/*  * @param current当前行 * @param num 回合数        * @param source 原数据，比如：1010000011011001        * @param flag 标志 如果数据源当前位的状态不为flag，则翻动       * */

public static void dfs(int current,int num,int source,int flag){
    if(current==4)
    {
        if(source==0xFFFF||source==0)
        {
            //已经完成任务
            steps=num<steps?num:steps;
        }
        return ;
    }

    //把当前行都翻成同种颜色
    int x,y;
    for(int i=current-1,j=0;j<4;j++)//每行有4个，翻或者不翻共4种 ;翻动current行需要看current-1行的状态
    {
        if(((source&(1<<(i*4+j)))>>(i*4+j)^flag)==1){//判断当前行的j位置是否是flag标志，若不是则翻动
            //source&(1<<(i*4+j))即把当前位置的状态提取出来
            for(int k=0;k<5;k++)//当前位置以及上下左右，5个位置翻动
            {
                x=current+dx[k];
                y=j+dy[k];
                source=flip(x, y, source);

            }
            num++;
        }
    }

    dfs(current+1, num, source, flag);
}


/* 第一行共有16种翻法（翻，翻，翻，翻）（翻，翻，翻，不翻）。。。（不翻，不翻，不翻，不翻） * * */
public static int solve(int source)
{
    for(int i=0;i<16;i++)
    {
        int num=0;
        int temp=source;
        int x,y;
        for(int j=0;j<4;j++)
        {
            if((i&(1<<j))>0){
                for(int k=0;k<5;k++){
                x=0+dx[k];
                y=j+dy[k];
                temp=flip(x, y, temp);
                }
                num++;
            }

        }
        dfs(1, num, temp, 0); //全部翻成白色

    }
    return steps==Integer.MAX_VALUE?-1:steps;
}


public static void main(String[] args)
{
    Scanner scanner=new Scanner(System.in);
    int source=0;
    String string="";
    for(int i=0;i<4;i++)
    {
        string+=scanner.nextLine().trim();
    }

    for(int i=0;i<string.length();i++)
    {
        source=(i==0?source:(source<<1))+(string.substring(i, i+1).equals("b")?1:0);

    }
    if(solve(source)!=-1)
    {
        System.out.println(steps);
    }else{
        System.out.println("Impossible");
    }

}


}
点赞