面试题26：复杂链表的复制

最新推荐文章于 2024-06-02 16:06:30 发布

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本文介绍了一种高效复制带有额外随机指针的复杂链表的方法。通过三个步骤：复制节点并穿插进原链表、调整随机指针、拆分链表为原链表和复制链表，实现了O(n)时间复杂度且无需额外空间。

题目：复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个next指针指向下一个节点外，还有一个指针指向链表中的任意节点或者NULL。

这道题之前从未见过。一开始反应是先按照正常的链表复制方法。也就是只有next指针的链表。然后再重新遍历一遍，复制链表的另外一个指针。但是，要考虑寻找一个已知的链表节点的时间复杂度是O(n),必须从头往后遍历。也就使得整个算法的时间复杂度是O(n*n).这显然复杂度太高了。

看了下书上的解释，想着维护一个map,记录每个节点的另外一个指针，待复制后，直接取出指向它即可。这相当于用空间复杂度去换取时间复杂度。用O(n)的空间复杂度使得算法的时间复杂度由O(n*n)编程O(n)，一般来说这就是比较理想的了，毕竟现在内存这么便宜。然而书上还有另外一个方法，不需要O(n)空间复杂度，也可以o(n)时间，简直逆天了，方法如下：

struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if(pHead==NULL)
            return pHead;
        RandomListNode *tempNode=pHead;
        cloneNode(tempNode);
        connectRandom(tempNode);
        return pickDump(tempNode);
    }
    void cloneNode(RandomListNode* headNode)
    {
        RandomListNode *pHead=headNode;
        while(pHead)
        {
            RandomListNode *newNode=new RandomListNode(0);
            newNode->label=pHead->label;
            newNode->next=pHead->next;
            newNode->random=NULL;
            pHead->next=newNode;
            pHead=newNode->next;
        }
    }
    void connectRandom(RandomListNode* headNode)
    {
        RandomListNode *pHead=headNode;
        while(pHead)
        {
            if(pHead->random!=NULL)
            {
                pHead->next->random=pHead->random;
            }
            pHead=pHead->next->next;
        }
    }
    RandomListNode* pickDump(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode *newHead;
        RandomListNode *oldNode=pHead;
        if(oldNode)
        {
            newHead=oldNode->next;
            oldNode->next=newHead->next;
            oldNode=oldNode->next;
        }
        RandomListNode *curNode=newHead;
        while(oldNode)
        {
            curNode->next=oldNode->next;
            curNode=curNode->next;
            oldNode->next=curNode->next;
            oldNode=oldNode->next;
        }
        return newHead;
    }
};

总共分三步来处理，第一步，复制节点，并且把复制节点分别插入到每个待复制节点的后面。第二步，都插另外一个指针。第三步，将链表分离成两个链表。一个之前的，一个是复制的。