剑指offer-面试题26:复杂链表的复制

最新推荐文章于 2020-05-15 17:57:11 发布

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本文介绍了一种复杂链表的复制方法，该链表的节点包含指向下一个节点及任意节点的指针。提供了三种复制策略：逐节点复制并设置指针、使用哈希表优化查找及巧妙地插入复制节点并调整指针。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

题目：请实现函数ComplexListNode* Clone(ComplexListNode* pHead)，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个结点除了有一个m_pNext指针指向下一个结点外，还有一个m_pSibling指向链表中的任意结点或者NULL。结点的C++定义如下：

struct ComplexListNode

{

int m_nValue;

ComplexListNode* m_pNext;

ComplexListNode* m_pSibling;

}

下图是一个含有5个结点的复杂链表。图中实线箭头表示m_pNext指针，虚线箭头表示m_pSibling指针。为简单起见，指向NULL的指针没有画出。

思路：书上给了三种思路。第一种简单的方法就是从链表头开始复制结点，并设置m_pNext指针。再遍历一遍设置m_pSibling指针。在原链表中需要通过遍历才能确定m_pSibling指针的相对位置，在新链表中同样需要通过m_pNext寻找每个结点的m_pSibling指针。

第二种方法通过初试步骤和第一种方法类似，复制结点和m_pNext指针，同时将原结点N和复制结点N′的配对<N, N′>放入到哈希表中。第二部还是设置复制链表上每个结点m_pSibling。有个哈希表，可以实现在O(1)时间内找到m_pSibling指针的指向结点。

第三种方法非常巧妙！直接在原链表上复制结点，复制后的结点插入被复制结点之后。最关键的设置m_pSibling指针的地方来了，假设原结点N的m_pSibling指针指向S，那么N′应该指向S′。S′很显然就是S的下一个结点，而S又可以通过N的m_pSibling指针很快的得到。最后把链表分拆就是我们要复制的链表。

总结一下第三种方法，分为三个步骤：（1）复制结点插入原结点之后；（2）设置m_pSibling指针；（3）分拆链表。

为此我们分别通过三个函数实现：

void CloneNodes(ComplexListNode* pHead)
{
    if(pHead == NULL)
        return;
        
    ComplexListNode* pNode = pHead;
    while(pNode != NULL)
    {
        ComplexListNode* CloneNode = new ComplexListNode[1];
        CloneNode->m_nValue = pNode->m_nValue;
        CloneNode->m_pNext = pNode->m_pNext;
        CloneNode->m_pSibling = NULL;
        
        pNode->m_pNext = CloneNode;
        pNode = CloneNode->m_pNext;
    }
}

void ConnectSiblingNodes(ComplexListNode* pHead)
{
    if(pHead == NULL)
        return;
        
    ComplexListNode* pNode = pHead;
    while(pNode != NULL)
    {
        ComplexListNode* pCloned = pNode->m_pNext;
        if(pNode->m_pSibling != NULL)
        {
            pCloned->m_pSibling = pNode->m_pSibling->m_pNext;
        }
        
        pNode = pCloned->m_pNext;
    }
}

ComplexListNode* ReconnectNodes(ComplexListNode* pHead)
{
    if(pHead == NULL)
        return NULL;
        
    ComplexListNode* pNode = pHead;
    ComplexListNode* pClonedHead = NULL;
    ComplexListNode* pCloned = NULL;
    
    if(pNode->m_pNext != NULL)
    {
        pClonedHead = pCloned = pNode->m_pNext;
        pNode->m_pNext = pCloned->m_pNext;
        pNode = pNode->m_pNext;
    }
    
    while(pNode != NULL)
    {
        pCloned->m_pNext = pNode->m_pNext;
        pCloned = pCloned->m_pNext;
        pNode->m_pNext = pCloned->m_pNext;
        pNode = pNode->m_pNext;
    }
    return pClonedHead;
}

最后同时调用三个函数就可以了：

ComplexListNode* Clone(ComplexListNode* pHead)
{
    CloneNodes(pHead);
    ConnectSiblingNodes(pHead);
    return ReconnectNodes(pHead);
}