请使用C++语言应用宽度优先搜索求解重排九宫问题

好的，以下是使用C++语言应用宽度优先搜索求解重排九宫问题的代码：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <unordered_set>
#include <array>

using namespace std;

// 定义九宫格的大小
const int kSize = 9;

// 定义初始状态和目标状态
const array<int, kSize> kInitial = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 7, 8};
const array<int, kSize> kTarget = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0, 8};

// 定义状态结构体
struct State {
    array<int, kSize> board; // 当前状态的九宫格
    int space_index; // 空格子的下标

    bool operator==(const State& other) const {
        return board == other.board;
    }
};

// 定义哈希函数
namespace std {
    template<>
    struct hash<State> {
        size_t operator()(const State& s) const {
            size_t h = 0;
            for (auto i : s.board) {
                h += hash<int>()(i);
            }
            return h;
        }
    };
}

// 定义广度优先搜索函数
int bfs(State start) {
    // 定义队列和已访问状态的哈希表
    queue<State> q;
    unordered_set<State> visited;

    // 将初始状态加入队列和已访问状态的哈希表
    q.push(start);
    visited.insert(start);

    // 定义步数
    int steps = 0;

    // 开始搜索
    while (!q.empty()) {
        // 遍历当前层的所有状态
        int size = q.size();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            State current = q.front();
            q.pop();

            // 如果当前状态已经是目标状态，返回当前步数
            if (current.board == kTarget) {
                return steps;
            }

            // 找到空格子的位置
            int space = current.space_index;

            // 判断空格子能否向上移动
            if (space >= 3) {
                State next = current;
                swap(next.board[space], next.board[space - 3]);
                next.space_index = space - 3;
                if (visited.count(next) == 0) {
                    q.push(next);
                    visited.insert(next);
                }
            }

            // 判断空格子能否向下移动
            if (space <= 5) {
                State next = current;
                swap(next.board[space], next.board[space + 3]);
                next.space_index = space + 3;
                if (visited.count(next) == 0) {
                    q.push(next);
                    visited.insert(next);
                }
            }

            // 判断空格子能否向左移动
            if (space % 3 != 0) {
                State next = current;
                swap(next.board[space], next.board[space - 1]);
                next.space_index = space - 1;
                if (visited.count(next) == 0) {
                    q.push(next);
                    visited.insert(next);
                }
            }

            // 判断空格子能否向右移动
            if (space % 3 != 2) {
                State next = current;
                swap(next.board[space], next.board[space + 1]);
                next.space_index = space + 1;
                if (visited.count(next) == 0) {
                    q.push(next);
                    visited.insert(next);
                }
            }
        }

        // 增加步数
        steps++;
    }

    // 如果搜索完整个状态空间都没有找到目标状态，返回-1
    return -1;
}

int main() {
    // 构造初始状态
    State start = {kInitial, 6};

    // 求解重排九宫问题
    int steps = bfs(start);

    // 输出结果
    if (steps == -1) {
        cout << "无解" << endl;
    } else {
        cout << "最少需要 " << steps << " 步" << endl;
    }

    return 0;
}

该代码中，我们使用了STL中的queue和unordered_set来实现广度优先搜索，并使用哈希表来记录已访问的状态，以避免重复搜索。在搜索时，我们采用了宽度优先搜索的策略，先遍历当前层的所有状态，再遍历下一层的所有状态。具体实现中，我们在遍历当前状态时，依次尝试将空格子向上、向下、向左、向右移动，得到新的状态，并判断是否已经访问过，如果没有访问过，则加入队列和已访问状态的哈希表中。当遍历到目标状态时，返回当前步数即可。

需要注意的是，由于重排九宫问题可能存在无解的情况，因此在搜索完整个状态空间后仍未找到目标状态时，需要返回-1表示无解。