魔力链表的复制（Java）

最新推荐文章于 2025-08-18 14:50:48 发布

柯南小Z

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分类专栏：算法文章标签：算法-java 复杂链表的复制

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本文介绍了一种在O(n)时间复杂度和O(n)空间复杂度下复制带有随机指针的复杂链表的方法。该算法分为三步：首先复制链表中的每个节点并插入到原节点之后；其次设置每个新节点的随机指针；最后从原链表中分离出复制的链表。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

原博客地址：http://blog.youkuaiyun.com/u011116672/article/details/50236397

思路：
Step1：遍历一遍链表，用nextPointer指针将链表连起来的同时，将原链表中的结点N和相应复制结点N’建立HashMap<N,N'>
Step2：再次遍历一遍原链表，对于每一结点p通过HashMap找到p’，并在原链表中找到p的magicPointer所指向结点，再次通过哈希查找找到p’的magicPointer指针应指向的结点，并修改p’的magicPointer指针
时间代价为O(n)，空间代价为O(n)

public class CopyComplicateLinkedList {

    static class RandomListNode {
        int label;
        RandomListNode next = null;
        RandomListNode random = null;

        RandomListNode(int label) {
            this.label = label;
        }
    }

    public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead) {
        CloneNodes(pHead);
        ConnectSiblingNodes(pHead);
        return ConnectFinalListNodes(pHead);
    }

    // 第一步：复制链表节点
    private void CloneNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        while (node != null) {
            RandomListNode cloneNode = new RandomListNode(node.label);
            cloneNode.next = node.next;
            cloneNode.random = null;

            node.next = cloneNode;
            node = cloneNode.next;
        }
    }

    // 第二步：设置每个节点的随机指针
    private void ConnectSiblingNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        while (node != null) {
            RandomListNode clone = node.next;
            if (node.random != null) {
                clone.random = node.random.next;
            }
            node = clone.next;
        }
    }

    // 第三步：组合复制的节点
    private RandomListNode ConnectFinalListNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        RandomListNode cloneHead = null;
        RandomListNode cloneNode = null;

        // 设置第一个节点
        if (node != null) {
            cloneHead = node.next;
            cloneNode = node.next;
            node.next = cloneNode.next;
            node = node.next;
        }

        while (node != null) {
            cloneNode.next = node.next;
            cloneNode = cloneNode.next;
            node.next = cloneNode.next;
            node = node.next;
        }
        return cloneHead;
    }

    public static void main(String[] args) {
        RandomListNode pHead = new RandomListNode(1);
        RandomListNode node1 = new RandomListNode(2);
        RandomListNode node2 = new RandomListNode(3);
        RandomListNode node3 = new RandomListNode(4);
        RandomListNode node4 = new RandomListNode(5);
        RandomListNode node5 = new RandomListNode(6);
        RandomListNode node6 = new RandomListNode(7);
        RandomListNode node7 = new RandomListNode(8);

        pHead.next = node1;
        node1.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;
        node5.next = node6;
        node6.next = node7;

        pHead.random = node4;
        node2.random = node6;

        @SuppressWarnings("unused")
        RandomListNode node = new CopyComplicateLinkedList().Clone(pHead);
        System.out.println(node);
    }
}