面试算法（二十五）复杂链表的复制

最新推荐文章于 2025-09-06 19:20:17 发布

原创最新推荐文章于 2025-09-06 19:20:17 发布 · 558 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c++ #递归 #合并 #指针 #链表

剑指Offer算法同时被 2 个专栏收录

50 篇文章

订阅专栏

剑指offer算法

50 篇文章

订阅专栏

本文介绍了一种包含额外m_pSibling指针的复杂链表复制方法。提供了三种不同的解决方案，包括直接复制、使用哈希表辅助及巧妙地插入并拆分节点的方法。这些方法各有优劣，有助于理解链表操作的不同技巧。

1、题目：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NULL。

struct ComplexListNode
{
	int m_nValue;
	ComplexListNode* m_pNext;
	ComplexListNode* m_pSibling;
};

解法一：

直观反映是过程分为两步：一是复制原始链表上的每一个结点，并用m_pNext链接起来；二是设置每个结点的m_pSibling指针。对于一个含有n个结点的链表，由于定位每个结点的m_pSibling都需要从头结点开始经过O(n)步才能找到，因此此方法总时间复杂度O(n^2)。

解法二：

分两步：一是复制原始链表上的每个结点N创建N'，然后把这些创建出来的结点用m_pNext链接起来。同时我们把<N, N'>的配对信息放到一个哈希表中。二是设置复制链表上每个结点的m_psibling。如果在原始链表中结点N的m_pSibling指向结点S，那么在复制链表中，对应的N’应该指向S‘。由于有了哈希表，我们可以用O(1)的时间根据S找到S’。

此方法相当于用空间换时间。对于有n个结点的链表，我们需要一个大小为O(n)的哈希表。

解法三：

第一步根据原始链表的每个结点N创建对应的N‘。把N'链接在N后面。

void CloneNodes(ComplexListNode* pHead)
{
	ComplexListNode* pNode = pHead;
	while(pNode != NULL)
	{
		ComplexListNode* pCloned = new ComplexListNode();
		pCloned->m_nValue = pNode->m_nValue;
		pCloned->m_pNext = pNode->m_pNext;
		pCloned->m_pSibling = NULL;

		pNode->m_pNext = pCloned;
		pNode = pCloned->m_pNext;
	}
}

第二步设置复制出来的结点的m_psibling。假设原始链表上的N的m_psibling指向结点S，那么其对应复制出来的N'是N的m_pNext指向的结点，同样S’也是S的m_pNext指向的结点。

void ConnectSiblingNodes(ComplexListNode* pHead)
{
	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;
	}
}

第三步把这个长链表拆分为两个链表：把奇数位置的结点用m_pNext链接起来就是原始链表，把偶数位置的结点用m_pNext链接起来就是复制出来的链表。

ComplexListNode* ReconnectNodes(ComplexListNode* pHead)
{
	ComplexListNode* pNode = pHead;
	ComplexListNode* pClonedHead = NULL;
	ComplexListNode* pClonedNode = NULL;

	if(pNode != NULL)
	{
		pClonedHead = pClonedNode = pNode->m_pNext;
		pNode->m_pNext = pClonedNode->m_pNext;
		pNode = pNode->m_pNext;
	}
	while(pNode != NULL)
	{
		pClonedNode->m_pNext = pNode->m_pNext;
		pClonedNode = pClonedNode->m_pNext;
		pNode->m_pNext = pClonedNode->m_pNext;
		pNode = pNode->m_pNext;
	}
	return pClonedHead;
}

把上面三步合起来就是复制链表的完整过程：

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