752. 開啟轉盤鎖

你有一個帶有四個圓形撥輪的轉盤鎖。每個撥輪都有10個數字：'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'。每個撥輪可以自由旋轉：例如把'9'變為'0'，'0'變為'9'。每次旋轉都只能旋轉一個撥輪的一位數字。

鎖的初始數字為'0000'，一個代表四個撥輪的數字的字串。

列表deadends包含了一組死亡數字，一旦撥輪的數字和列表裡的任何一個元素相同，這個鎖將會被永久鎖定，無法再被旋轉。

字串target代表可以解鎖的數字，你需要給出解鎖需要的最小旋轉次數，如果無論如何不能解鎖，返回-1。

示例 1:

輸入：deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
輸出：6
解釋：
可能的移動序列為 "0000" -> "1000" -> "1100" -> "1200" -> "1201" -> "1202" -> "0202"。
注意 "0000" -> "0001" -> "0002" -> "0102" -> "0202" 這樣的序列是不能解鎖的，
因為當撥動到 "0102" 時這個鎖就會被鎖定。

示例 2:

輸入: deadends = ["8888"], target = "0009"
輸出：1
解釋：
把最後一位反向旋轉一次即可 "0000" -> "0009"。

示例 3:

輸入: deadends = ["8887","8889","8878","8898","8788","8988","7888","9888"], target = "8888"
輸出：-1
解釋：
無法旋轉到目標數字且不被鎖定。

示例 4:

輸入: deadends = ["0000"], target = "8888"
輸出：-1

提示：

• 1 <=deadends.length <= 500
• deadends[i].length == 4
• target.length == 4
• target不在deadends之中
• target和deadends[i]僅由若干位數字組成

思路1：bfs

此問題可以轉化為求源到目的的最小路徑長度問題，採用bfs可做。

　　1.狀態的轉移：一個字串每次只能撥動一位,因此相鄰的轉換狀態為字串中每個字元向上或向下撥動一次

　　　　如：0000 -> 0001, 0010, 0009...

　　2. 需要記錄每個轉換狀態，避免同一狀態重複進入佇列

　　3. 每次需要對每個轉換狀態，判斷是否在deadends

具體程式碼

class Solution {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        
 
if ("0000".equals(target)) return 0;

        Set<String> deadSet = new HashSet<>();
        for (String deadend: deadends) deadSet.add(deadend);
        if (deadSet.contains("0000")) {
            return -1;
        }

        Queue<String> q = new LinkedList<>();
        q.offer("0000");
        Set<String> seen = new HashSet<>();
        seen.add("0000");

        int step = 0;
        while (!q.isEmpty()) {
            ++step;
            int size = q.size();
            for (int i=0; i<size; i++) {
                String status = q.poll();
                for (String nextStatus: get(status)) {
                    if (!seen.contains(nextStatus) && !deadSet.contains(nextStatus)) {
                        if (nextStatus.equals(target)) {
                            return step;
                        }
                        q.offer(nextStatus);
                        seen.add(nextStatus);
                    }
                }
            }
        }
        return -1;
    }

    private Character numPre(char ch) {
        return ch == '0'? '9': (char)(ch - 1);
    }

    private Character numSucc(char ch) {
        return ch == '9'? '0': (char)(ch + 1);
    }

    private List<String> get(String status) {
        List<String> tmp = new ArrayList<>();
        char[] chs =  status.toCharArray();
        for (int i=0; i<4; i++) {
            char num = chs[i];
            char pre = numPre(num);
            chs[i] = pre;
            tmp.add(new String(chs));
            char succ = numSucc(num);
            chs[i] = succ;
            tmp.add(new String(chs));
            chs[i] = num;
        }
        return tmp;
    }
}