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752. 打开转盘锁

English Version

题目描述

你有一个带有四个圆形拨轮的转盘锁。每个拨轮都有10个数字： '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' 。每个拨轮可以自由旋转：例如把 '9' 变为  '0'，'0' 变为 '9' 。每次旋转都只能旋转一个拨轮的一位数字。

锁的初始数字为 '0000' ，一个代表四个拨轮的数字的字符串。

列表 deadends 包含了一组死亡数字，一旦拨轮的数字和列表里的任何一个元素相同，这个锁将会被永久锁定，无法再被旋转。

字符串 target 代表可以解锁的数字，你需要给出最小的旋转次数，如果无论如何不能解锁，返回 -1。

 

示例 1:

输入：deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
输出：6
解释：
可能的移动序列为 "0000" -> "1000" -> "1100" -> "1200" -> "1201" -> "1202" -> "0202"。
注意 "0000" -> "0001" -> "0002" -> "0102" -> "0202" 这样的序列是不能解锁的，
因为当拨动到 "0102" 时这个锁就会被锁定。

示例 2:

输入: deadends = ["8888"], target = "0009"
输出：1
解释：
把最后一位反向旋转一次即可 "0000" -> "0009"。

示例 3:

输入: deadends = ["8887","8889","8878","8898","8788","8988","7888","9888"], target = "8888"
输出：-1
解释：
无法旋转到目标数字且不被锁定。

示例 4:

输入: deadends = ["0000"], target = "8888"
输出：-1

 

提示：

1. 死亡列表 deadends 的长度范围为 [1, 500]。
2. 目标数字 target 不会在 deadends 之中。
3. 每个 deadends 和 target 中的字符串的数字会在 10,000 个可能的情况 '0000' 到 '9999' 中产生。

解法

Python3

class Solution:
    def openLock(self, deadends: List[str], target: str) -> int:
        s = set(deadends)
        if target in s or '0000' in s:
            return -1
        if target == '0000':
            return 0

        def prev(c):
            return '9' if c == '0' else str(int(c) - 1)

        def next(c):
            return '0' if c == '9' else str(int(c) + 1)

        def get(t):
            res = []
            t = list(t)
            for i in range(4):
                c = t[i]
                t[i] = prev(c)
                res.append(''.join(t))
                t[i] = next(c)
                res.append(''.join(t))
                t[i] = c
            return res

        visited = set()
        q = deque([('0000', 0)])
        while q:
            status, step = q.popleft()
            for t in get(status):
                if t in visited or t in s:
                    continue
                if t == target:
                    return step + 1
                q.append((t, step + 1))
                visited.add(t)
        return -1

Java

class Solution {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        Set<String> s = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));
        if (s.contains(target) || s.contains("0000")) {
            return -1;
        }
        if (Objects.equals(target, "0000")) {
            return 0;
        }
        Set<String> visited = new HashSet<>();
        Deque<String> q = new ArrayDeque<>();
        q.offerLast("0000");
        int step = 0;
        while (!q.isEmpty()) {
            ++step;
            for (int i = 0, n = q.size(); i < n; ++i) {
                String status = q.pollFirst();
                for (String t : get(status)) {
                    if (visited.contains(t) || s.contains(t)) {
                        continue;
                    }
                    if (Objects.equals(t, target)) {
                        return step;
                    }
                    q.offerLast(t);
                    visited.add(t);
                }
            }
        }
        return -1;
    }

    private char prev(char c)  {
        return c == '0' ? '9' : (char) (c - 1);
    }

    private char next(char c) {
        return c == '9' ? '0' : (char) (c + 1);
    }

    private List<String> get(String t) {
        List res = new ArrayList<>();
        char[] chars = t.toCharArray();
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            char c = chars[i];
            chars[i] = prev(c);
            res.add(String.valueOf(chars));
            chars[i] = next(c);
            res.add(String.valueOf(chars));
            chars[i] = c;
        }
        return res;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int openLock(vector<string>& deadends, string target) {
        unordered_set<string> s(deadends.begin(), deadends.end());
        if (s.count(target) || s.count("0000")) return -1;
        if (target == "0000") return 0;
        unordered_set<string> visited;
        queue<string> q;
        q.push("0000");
        int step = 0;
        while (!q.empty())
        {
            ++step;
            for (int i = 0, n = q.size(); i < n; ++i)
            {
                string status = q.front();
                q.pop();
                for (auto t : get(status))
                {
                    if (visited.count(t) || s.count(t)) continue;
                    if (t == target) return step;
                    q.push(t);
                    visited.insert(t);
                }
            }
        }
        return -1;
    }

    char prev(char c) {
        return c == '0' ? '9' : (char) (c - 1);
    }

    char next(char c) {
        return c == '9' ? '0' : (char) (c + 1);
    }

    vector<string> get(string& t) {
        vector<string> res;
        for (int i = 0; i < 4; ++i)
        {
            char c = t[i];
            t[i] = prev(c);
            res.push_back(t);
            t[i] = next(c);
            res.push_back(t);
            t[i] = c;
        }
        return res;
    }
};

...