打开转盘锁

题目【来源：力扣】：

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，你需要给出解锁需要的最小旋转次数，如果无论如何不能解锁，返回 -1 。

示例：

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。

 

代码【来源：力扣】：

public int openLock(String[] deadends, String target) {
Set<String> set = new HashSet<>(Arrays.asList(deadends));
//开始遍历的字符串是"0000"，相当于根节点
String startStr = "0000";
if (set.contains(startStr))
return -1;
//创建队列
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
//记录访问过的节点
Set<String> visited = new HashSet<>();
queue.offer(startStr);
visited.add(startStr);
//树的层数
int level = 0;
while (!queue.isEmpty()) {
//每层的子节点个数
int size = queue.size();
while (size-- > 0) {
//每个节点的值
String str = queue.poll();
//对于每个节点中的4个数字分别进行加1和减1，相当于创建8个子节点，这八个子节点
//可以类比二叉树的左右子节点
for (int i = 0; i < 4; i++) {
char ch = str.charAt(i);
//strAdd表示加1的结果，strSub表示减1的结果
String strAdd = str.substring(0, i) + (ch == '9' ? 0 : ch - '0' + 1) + str.substring(i + 1);
String strSub = str.substring(0, i) + (ch == '0' ? 9 : ch - '0' - 1) + str.substring(i + 1);
//如果找到直接返回
if (str.equals(target))
return level;
//不能包含死亡数字也不能包含访问过的字符串
if (!visited.contains(strAdd) && !set.contains(strAdd)) {
queue.offer(strAdd);
visited.add(strAdd);
}
if (!visited.contains(strSub) && !set.contains(strSub)) {
queue.offer(strSub);
visited.add(strSub);
}
}
}
//当前层访问完了，到下一层，层数要加1
level++;
}
return -1;
}

分析：

这道题，刚开始做的时候没有想过用BFS，只是简单的进行分析，觉得一个字符串中四个字符，每个字符都要两种变换情况加1和减1。刚开始写的时候代码如下，写了一点就不会了。

 

 

而该题使用bfs。因为初始数字为 '0000' ，把‘0000’看作根节点，而对于每一个字符都有两种情况，所以根节点的子节点就有八种情况。依次往下推每一个节点都有八种情况。

但是要注意的是每一层的节点不能重复，所以需要我们记录每一个节点的访问情况，如果访问则说明已经生成，下面生成的节点要进行比较，相同的不生成。

本题最终要求的是最少改变几次，而每改变一次最多生成的结果就是树一层，所以要记录生成的树的实时层数，这里使用level记录。每生成一个结点与最终的结果target比较如果相同，此时的level就是最终的结果；如果不相同，则继续。