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752. 打开转盘锁
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：

死亡列表 deadends 的长度范围为 [1, 500]。
目标数字 target 不会在 deadends 之中。
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。
"""
import collections


class Solution(object):
    def openLock(self, deadends, target):
        """
        广度优先搜索
        时间复杂度：O(N^2 * A^N + D)
        空间复杂度：O(A^N + D)
        :param deadends:
        :param target:
        :return:
        """
        def neighbors(node):
            for i in range(4):
                x = int(node[i])
                for d in (-1, 1):
                    y = (x + d) % 10
                    yield node[:i] + str(y) + node[i+1:]

        dead = set(deadends)
        queue = collections.deque([('0000', 0)])
        seen = {'0000'}
        while queue:
            node, depth = queue.popleft()
            if node == target: return depth
            if node in dead: continue
            for nei in neighbors(node):
                if nei not in seen:
                    seen.add(nei)
                    queue.append((nei, depth+1))
        return -1


if __name__ == '__main__':
    deadends = ["0201", "0101", "0102", "1212", "2002"]
    target = "0202"

    solution = Solution()
    print(solution.openLock(deadends, target))
