数据结构---单链表（3）

1.复杂链表的复制（剑指offer-26）

题目：有一个复杂链表，其结点除了有一个m_pNext指针指向下一个结点外，还有一个m_pSibling指向链表中的任一结点或者NULL。其结点的C++定义如下：

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

java定义：

// 复杂链表结点（内部类）static class ComplexNode {int m_Value; // 该节点存储的值。ComplexNode m_pNext;ComplexNode m_pSibling;ComplexNode() {this.m_pNext = null;this.m_pSibling = null;}ComplexNode(int value) {this.m_Value = value;this.m_pNext = null;this.m_pSibling = null;}}

以下图为5个结点的复杂链表，实线表示m_pNext指针的指向，虚线表示m_pSibling指针的指向

方法一：

   分两步

   1：遍历一遍链表，用m_pNext指针将链表连起来，O(n)

   2：确定每个m_pSibling指针的指向，需重新遍历新链表确定其m_pSibling的指向，O(n)

   时间代价为O(n^2)，空间代价为0

方法二：

   针对方法1中每次确定一个结点的m_pSibling指向效率较低，利用空间换取时间,同样分两步

   1：遍历一遍链表，用m_pNext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'建立哈希映射<N,N'>

   2：再次遍历一遍原链表，对于每一结点m通过哈希找到m'，并在原链表中找到m的m_pSibling所指向结点，再次通过哈希查找找到m'的m_pSibling指针应指向的结点，并修改m'的m_pSibling指针   

   时间代价为O(n)，空间代价为O(n)

方法三：

比较巧妙，只需遍历3次链表，时间代价为O(n)，空间代价为0，分3步

1：遍历一遍原始链表，复制结点N对应的N'，将其插入到结点N的后面，如下图所示

public static void CloneNodes(ComplexNode pHead) {ComplexNode p = pHead;while (p != null) {ComplexNode pCloned = new ComplexNode();pCloned.m_Value = p.m_Value;pCloned.m_pNext = p.m_pNext;p.m_pNext = pCloned;pCloned.m_pSibling = null;p = pCloned.m_pNext;}}

2：确定每个m_pSibling指针的指向，只需遍历一遍链表即可确定每个结点的m_pSibling指针的指向，得到如下图结构

public static void ConnectSiblingNodes(ComplexNode pHead) {ComplexNode p = pHead;ComplexNode pCloned = null; // 记录当前要确定其m_pSibling的结点while (p != null) {pCloned = p.m_pNext;if (p.m_pSibling != null)pCloned.m_pSibling = p.m_pSibling.m_pNext;p = pCloned.m_pNext;}}

3：再次遍历一遍，将原始链表和复制链表分开，奇数为原始链表，偶数为复制链表，得到如下图型

public static ComplexNode ReconnentNodes(ComplexNode pHead) {ComplexNode pNode = pHead;ComplexNode pClonedHead = null; // 确定返回的头结点ComplexNode pClonedNode = null;// 头结点特殊处理，边界条件判断if (pNode != null) {pClonedHead = pNode.m_pNext;pClonedNode = pNode.m_pNext;pNode.m_pNext = pClonedHead.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;}

最终将上述3步合并，就是复制复杂链表的全过程：

public static ComplexNode Clone(ComplexNode pHead)  {      CloneNodes(pHead);      ConnectSiblingNodes(pHead);      return ReconnentNodes(pHead);  }  

参考来源：

复杂链表的复制