LeetCode 力扣 133. 克隆图

题目描述（中等难度）

复制一个图，图的节点定义如下。

class Node {
    public int val;
    public List<Node> neighbors;

    public Node() {}

    public Node(int _val,List<Node> _neighbors) {
        val = _val;
        neighbors = _neighbors;
    }
};

neighbors 是一个装 Node 的 list ，因为对象的话，java 变量都存储的是引用，所以复制的话要新 new 一个 Node 放到 neighbors。

思路分析

这个题其实就是对图进行一个遍历，通过 BFS 或者 DFS。需要解决的问题就是怎么添加当前节点的 neighbors，因为遍历当前节点的时候，它的邻居节点可能还没有生成。

解法一 BFS

先来一个简单粗暴的想法。

首先对图进行一个 BFS，把所有节点 new 出来，不处理 neighbors ，并且把所有的节点存到 map 中。

然后再对图做一个 BFS，因为此时所有的节点已经创建了，只需要更新所有节点的 neighbors。

public Node cloneGraph(Node node) {
    if (node == null) {
        return node;
    }
    //第一次 BFS
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
    Map<Integer, Node> map = new HashMap<>();
    Set<Integer> visited = new HashSet<>();
    queue.offer(node);
    visited.add(node.val);
    while (!queue.isEmpty()) {
        Node cur = queue.poll();
        //生成每一个节点
        Node n = new Node();
        n.val = cur.val;
        n.neighbors = new ArrayList<Node>();
        map.put(n.val, n);
        for (Node temp : cur.neighbors) {
            if (visited.contains(temp.val)) {
                continue;
            }
            queue.offer(temp);
            visited.add(temp.val);
        }
    }

    //第二次 BFS 更新所有节点的 neightbors
    queue = new LinkedList<>();
    queue.offer(node);
    visited = new HashSet<>();
    visited.add(node.val);
    while (!queue.isEmpty()) {
        Node cur = queue.poll();
        for (Node temp : cur.neighbors) {
            map.get(cur.val).neighbors.add(map.get(temp.val));
        }
        for (Node temp : cur.neighbors) {
            if (visited.contains(temp.val)) {
                continue;
            }
            queue.offer(temp);
            visited.add(temp.val);
        }
    }
    return map.get(node.val);
}

当然再仔细思考一下，其实我们不需要两次 BFS。

我们要解决的问题是遍历当前节点的时候，邻居节点没有生成，那么我们可以一边遍历一边生成邻居节点，就可以同时更新 neighbors了。

同样需要一个 map 记录已经生成的节点。

public Node cloneGraph(Node node) {
    if (node == null) {
        return node;
    }
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
    Map<Integer, Node> map = new HashMap<>();
    queue.offer(node);
    //先生成第一个节点
    Node n = new Node();
    n.val = node.val;
    n.neighbors = new ArrayList<Node>();
    map.put(n.val, n);
    while (!queue.isEmpty()) {
        Node cur = queue.poll();
        for (Node temp : cur.neighbors) {
            //没有生成的节点就生成
            if (!map.containsKey(temp.val)) {
                n = new Node();
                n.val = temp.val;
                n.neighbors = new ArrayList<Node>();
                map.put(n.val, n);
                queue.offer(temp);
            }
            map.get(cur.val).neighbors.add(map.get(temp.val));
        }
    }

    return map.get(node.val);
}

解法二 DFS

DFS 的话用递归即可，也用一个 map 记录已经生成的节点。

public Node cloneGraph(Node node) {
    if (node == null) {
        return node;
    }
    Map<Integer, Node> map = new HashMap<>();
    return cloneGrapthHelper(node, map);
}

private Node cloneGrapthHelper(Node node, Map<Integer, Node> map) {
    if (map.containsKey(node.val)) {
        return map.get(node.val);
    }
    //生成当前节点
    Node n = new Node();
    n.val = node.val;
    n.neighbors = new ArrayList<Node>();
    map.put(node.val, n);
    //添加它的所有邻居节点
    for (Node temp : node.neighbors) {
        n.neighbors.add(cloneGrapthHelper(temp, map));
    }
    return n;
}

总

这道题本质上就是对图的遍历，只要想到用 map 去存储已经生成的节点，题目基本上就解决了。

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