题目：
一只蚂蚁坐在由白色和黑色方格构成的无限网格上。开始时，网格全白，蚂蚁面向右侧。每行走一步，蚂蚁执行以下操作。
(1) 如果在白色方格上，则翻转方格的颜色，向右(顺时针)转 90 度，并向前移动一个单位。
(2) 如果在黑色方格上，则翻转方格的颜色，向左(逆时针方向)转 90 度，并向前移动一个单位。
编写程序来模拟蚂蚁执行的前 K 个动作，并返回最终的网格。
网格由数组表示，每个元素是一个字符串，代表网格中的一行，黑色方格由 'X' 表示，白色方格由 '_' 表示，蚂蚁所在的位置由 'L', 'U', 'R', 'D' 表示，分别表示蚂蚁 左、上、右、下 的朝向。只需要返回能够包含蚂蚁走过的所有方格的最小矩形。
示例 1:
输入: 0
输出: ["R"]
示例 2:
输入: 2
输出:
[
"_X",
"LX"
]
示例 3:
输入: 5
输出:
[
"_U",
"X_",
"XX"
]
代码实现：
class Solution {
private class Position {
// 横坐标 x 纵坐标 y
int x, y;
public Position(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == this) return true;
if (!(obj instanceof Position)) return false;
Position o = (Position) obj;
return x == o.x && y == o.y;
}
// 改写哈希算法，使两个 Position 对象可以比较坐标而不是内存地址
@Override
public int hashCode() {
int result = x;
result = 31 * result + y;
return result;
}
}
public List<String> printKMoves(int K) {
char[] direction = {'L', 'U', 'R', 'D'};
// 用“向量”记录方向，顺序与上一行方向的字符顺序保持一致，每个元素的后一个元素都是可以90°向右变换得到的
int[][] offset = {{-1, 0}, {0, -1}, {1, 0}, {0, 1}};
// 蚂蚁的位置
Position antPos = new Position(0, 0);
// 蚂蚁方向的向量序号
int antDir = 2;
// 用集合存储所有黑块的坐标，一开始想再定义一个路径的坐标集合，发现可以直接用黑块+蚂蚁位置也能过
Set<Position> blackSet = new HashSet<>();
while (K > 0) {
// 新的坐标对象用于放入集合
Position t = new Position(antPos.x, antPos.y);
// 如果黑块集合能存入，说明脚下的块不在集合中，也就意味着是白色，方向序号循环自增1
if (blackSet.add(t)) antDir = (antDir + 1) % 4;
else {
// 否则说明脚下的块已经在集合中，也就意味着是黑色，方向序号循环自增3，相当于自减1，但是Math.floorMod取模可能消耗大？用+3替代
antDir = (antDir + 3) % 4;
// 别忘了删除，即将黑块变白
blackSet.remove(t);
}
// 蚂蚁移动位置
antPos.x += offset[antDir][0];
antPos.y += offset[antDir][1];
K--;
}
// 计算边界，即输出网格的行数和列数
int left = antPos.x, top = antPos.y, right = antPos.x, bottom = antPos.y;
for (Position pos : blackSet) {
left = pos.x < left ? pos.x : left;
top = pos.y < top ? pos.y : top;
right = pos.x > right ? pos.x : right;
bottom = pos.y > bottom ? pos.y : bottom;
}
char[][] grid = new char[bottom - top + 1][right - left + 1];
// 填充白块
for (char[] row : grid)
Arrays.fill(row, '_');
// 替换黑块
for (Position pos : blackSet)
grid[pos.y - top][pos.x - left] = 'X';
// 替换蚂蚁
grid[antPos.y - top][antPos.x - left] = direction[antDir];
// 利用网格生成字符串列表
List<String> result = new ArrayList<>();
for (char[] row : grid)
result.add(String.valueOf(row));
return result;
}
}
