剑指offer之复杂链表的复制

题目描述

输入一个复杂链表（每个节点中有节点值，以及两个指针，一个指向下一个节点，另一个特殊指针指向任意一个节点），返回结果为复制后复杂链表的head。（注意，输出结果中请不要返回参数中的节点引用，否则判题程序会直接返回空）

解题思路

一开始只想着暴力复制，第一遍遍历先复制next结点，第二遍遍历再用查找那个结点值的方法返回random指向的那个结点。这种方法有两个问题：一个是时间复杂度是O(n^2)，一个就是如果结点值不唯一则复制random的时候会出错。书上先是提供了hash保存原结点和复制结点的对应关系的方法（时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)），然后是提供一种更巧的方法（时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)），这里重点介绍一下最后一种方法，思想是分治法，分而治之。

第三种方法的第一步仍然是根据原始链表的每个节点N创建对应的N’。这一次，我们把N’链接在N的后面。如下图。

Code

• O(n^2)版本

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    
    RandomListNode* searchRandomNode(RandomListNode* cloneHead, int label) {
        RandomListNode *currentNode = cloneHead;
        while(currentNode) {
            if(currentNode->label == label) {
                return currentNode;
            }
            currentNode = currentNode->next;
        }
        return nullptr;
    }
    
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode *cloneHead = nullptr, *currentNode = nullptr, *preNode = nullptr, *originHead = pHead;
        while(pHead) {
            preNode = currentNode;
            RandomListNode* newNode = new RandomListNode(pHead->label);
            currentNode = newNode;
            if(cloneHead == nullptr) {
                cloneHead = currentNode;
            }
            if(preNode != nullptr) {
                preNode->next = currentNode;
            }
            pHead = pHead->next;
        }
        currentNode = cloneHead;
        while(currentNode) {
            if(originHead->random) {
                currentNode->random = searchRandomNode(cloneHead, originHead->random->label);
            }
            currentNode = currentNode->next;
            originHead = originHead->next;
        }
        return cloneHead;
    }
};

• 书上的代码

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    
    void CloneNextNodes(RandomListNode* pHead) {
        RandomListNode* pNode = pHead;
        while(pNode) {
            RandomListNode* pCloneNode = new RandomListNode(pNode->label);
            pCloneNode->next = pNode->next;
            pNode->next = pCloneNode;
            pNode = pCloneNode->next;
        }
    }
    
    void CloneRandomNodes(RandomListNode* pHead) {
        RandomListNode* pNode = pHead;
        while(pNode) {
            RandomListNode* cloneNode = pNode->next;
            if(pNode->random) {
                cloneNode->random = pNode->random->next;
            }
            pNode = cloneNode->next;
        }
    }
    
    RandomListNode* ReconnectNodes(RandomListNode* pHead) {
        RandomListNode *pNode = pHead, *pCloneNode = nullptr, *pCloneHead = nullptr;
        if(pNode) {
            pCloneHead = pCloneNode=  pNode->next;
            pNode->next = pCloneNode->next;
            pNode = pNode->next;
        }
        while(pNode) {
            pCloneNode->next = pNode->next;
            pCloneNode = pNode->next;
            pNode->next = pCloneNode->next;
            pNode = pNode->next;
        }
        return pCloneHead;
    }
    
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        CloneNextNodes(pHead);
        CloneRandomNodes(pHead);
        return ReconnectNodes(pHead);
    }
};

• java

/*
public class RandomListNode {
    int label;
    RandomListNode next = null;
    RandomListNode random = null;

    RandomListNode(int label) {
        this.label = label;
    }
}
*/
public class Solution {
    public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead)
    {
        if(pHead == null) return pHead;
        RandomListNode pNode = pHead, cHead, pCopy;
        while(pNode != null) {
            pCopy = new RandomListNode(pNode.label);
            pCopy.next = pNode.next;
            pCopy.random = pNode.random;
            pNode.next = pCopy;
            pNode = pCopy.next;
        }
        pNode = pHead;
        while(pNode != null) {
            pCopy = pNode.next;
            if(pCopy.random != null) {
                pCopy.random = pCopy.random.next;
            }
            pNode = pCopy.next;
        }
        pNode = pHead;
        cHead = pHead.next;
        while(pNode != null) {
            pCopy = pNode.next;
            pNode.next = pCopy.next;
            pNode = pNode.next;
            if(pNode != null) pCopy.next = pNode.next;
        }
        return cHead;
    }
}

总结

1. 传入指针后是传地址，会改变原来的指针
2. 因此传头节点进入时，new一个指针指向头节点并用这个指针进行遍历。