剑指Offer 35.复杂链表的复制

1. 题目描述
   请实现 copyRandomList 函数，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，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

普通单链表：

复杂链表：

2. 解题方法
   ① 组装
   ② 哈希表
   ③ 拼接拆分

① 解法一：组装

• 判断head是否为null，是则直接返回。
• 将链表结点按顺序存入list_1。
• 找出每个节点的random指向的位置，存入list_2。
• 把list_1和list_2进行组装返回。

完整代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/
class Solution { 
    public Node copyRandomList(Node head){
        if(head == null){
            return null;
        }
        //把结点按照顺序存入list_1
        Node tmp = head;//保护head
        List<Node> list_1 = new ArrayList<>();
        while(tmp != null){
            list_1.add(new Node(tmp.val));
            tmp = tmp.next;
        }
        //找出每个结点的random指向位置存入list_2
        List<Integer> list_2 = new ArrayList<>();

        Node tmp2 = head;
        int count = 0;
        while (tmp2 != null){
            tmp = head;
            count = 0;
            if(tmp2.random == null){
                list_2.add(-1);
            }
            else{
                while(tmp !=null){
                    if(tmp2.random==tmp){
                        break;
                    }
                    count++;
                    tmp = tmp.next;
                }
                list_2.add(count);
            }
            tmp2 = tmp2.next;
        }
        //两个list组装 
        tmp = list_1.get(0);
        if(list_2.get(0) != -1){
            tmp.random = list_1.get(list_2.get(0));
        }
        Node result = tmp;
        for(int i=1;i<list_1.size();i++){
            tmp.next = list_1.get(i);
            if(list_2.get(i) != -1){
                tmp.next.random = list_1.get(list_2.get(i));
            }
            tmp = tmp.next;
        }
        return result;
    }
}

运行结果

② 解法二：哈希表

• 创建HashMap集合。
• 顺序遍历，存储原结点和新结点（先存储结点值val） 。
  
• 复制结点 next指向和 random指向。
  
  完整代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/
class Solution { //HashMap实现
    public Node copyRandomList(Node head) {
        HashMap<Node,Node> map = new HashMap<>(); //创建HashMap集合
        Node cur=head;
        //复制结点值
        while(cur!=null){
            //存储put:<key,value1>
            map.put(cur,new Node(cur.val)); //顺序遍历，存储老结点和新结点(先存储新创建的结点值)
            cur=cur.next;
        }
        //复制结点指向
        cur = head;
        while(cur!=null){
            //得到get:<key>.value2,3
            map.get(cur).next = map.get(cur.next); //新结点next指向同旧结点的next指向
            map.get(cur).random = map.get(cur.random); //新结点random指向同旧结点的random指向
            cur = cur.next;
        }

        //返回复制的链表
        return map.get(head);


    }
}

运行结果


③ 解法三：拼接拆分

• 遍历链表，在各原节点后边复制一个新的节点形成新的链表。
  
• 遍历链表，将原节点的random域复制给新节点。
  
• 将新链表拆分为旧链表和新的克隆链表。
  
  完整代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/
class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
    if (head == null)
        return head;
    
    // Step1： 并排复制原链表的所有结点，直接放在原相同节点后面
    Node cur = head;
    while (cur != null) {
        Node clone = new Node(cur.val);
        clone.next = cur.next;
        cur.next = clone;
        cur = clone.next;
    }
    // Step2： 建立 random 链接，与原链表结点的 random 链接一一对应
    cur = head;
    while (cur != null) {
        Node cloneRandom = cur.next;
        if (cur.random != null)
            cloneRandom.random = cur.random.next;
        cur = cloneRandom.next;
    }
    // Step3： 复制成功，将新复制的链表从原链表中剥拆分出来
    cur = head;
    Node cloneNewHead = head.next;
    while (cur.next != null) {
        Node nextNode = cur.next;
        cur.next = nextNode.next;
        cur = nextNode;
    }
    return cloneNewHead;
}
}

运行结果