剑指Offer---面试题26:复杂链表的复制

一.题目

输入一个复杂链表（每个节点中有节点值，以及两个指针，一个指向下一个节点，另一个特殊指针指向任意一个节点），返回结果为复制后复杂链表的head。（注意，输出结果中请不要返回参数中的节点引用，否则判题程序会直接返回空）

public class RandomListNode {    int label;    RandomListNode next = null;    RandomListNode random = null;    RandomListNode(int label) {        this.label = label;    }}

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二.分析

思路1:
使用(分治)递归的思想,将大问题转换为若干个小问题,这道题目就转换为新链表头结点的创建和指针的指向问题,以及剩余节点.剩余节点的操作和头结点操作相同;
对于一个有n个的链表,每一个节点的random指针都需要花费o(n)的时间复杂度找到,那么整个算法的时间复杂度为o(n^2);

思路2:
一般这种情况,我们可以使用空间换时间的思想去转换,上诉算法的时间主要花费在定位节点的random指针上,所以我们可以在此处做优化;

• 复制原始链表的节点N创建N',然后将创建出的节点用next链接,同时将<N,N'>的信息存入哈希表;

• 复制原始练链表中的random指针,若N的random指向S,那么N'的指针必定指向S',有了哈希表,我们就可以通过o(1)的时间复杂度通过S找到S'.

此时时间复杂度和控件复杂度均为o(n)

思路3:
综合上诉两种思路,如果有一个时间复杂度为0(n),控件复杂度为o(1)的方法,那就完美了.
上图:

一目了然;不做赘述;

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三.代码

1.递归:

     public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead)    {        if(pHead==NULL)            return NULL;        //开辟一个新节点        RandomListNode pClonedHead=new RandomListNode(pHead.label);        pClonedHead.next = pHead.next;        pClonedHead.random = pHead.random;        //递归其他节点        pClonedHead.next=Clone(pHead.next);        return pClonedHead;    }

2.哈希表 (指针操作比较复杂)

public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead)    {        if(pHead==NULL)            return NULL;        //定义一个哈希表        HashMap<RandomListNode,RandomListNode> table=new  HashMap<RandomListNode,RandomListNode>();        // 开辟一个头结点        RandomListNode pClonedHead=new RandomListNode(pHead.label);        pClonedHead.next=NULL;        pClonedHead.random=NULL;        // 将头结点放入map中        table.insert(pHead,pClonedHead);        //设置操作指针        RandomListNode pNode=pHead.next;        RandomListNode pClonedNode=pClonedHead;        // 第一遍先将简单链表复制一下        while(pNode!=NULL)        {            // 不断开辟pNode的拷贝结点            RandomListNode pClonedTail=new RandomListNode(pNode.label);            pClonedTail.next=NULL;            pClonedTail.random=NULL;            //连接新节点，更新当前节点            pClonedNode.next=pClonedTail;            pClonedNode=pClonedTail;            //将对应关系  插入到哈希表中            table.insert(pNode,pClonedTail);            //向后移动操作节点            pNode=pNode.next;        }        //需从头开始设置random节点，设置操作指针        pNode=pHead;        pClonedNode=pClonedHead;        // 根据map中保存的数据，找到对应的节点        while(pNode!=NULL)        {            if(pNode.random!=NULL)            {                //找到对应节点，更新复制链表                pClonedNode.random=table.get(pNode.random);            }            //向后移动操作节点            pNode=pNode.next;            pClonedNode=pClonedNode.next;        }        return pClonedHead;    }

3.折中方法

 public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead)    {        //1.在每一个节点后面创建一个新的节点        cloneNext(pHead);        //2.通过原链表的random指针,设置创建的新节点的random指针        settingRandomPointer(pHead);        //3.将偶数位的节点串起来得到复制后的复杂指针         return allEvenNumNode(pHead);    }    public void cloneNext(RandomListNode node){        while(node!=null){            RandomListNode cloneNode =new RandomListNode(node.label);                        cloneNode.next=node.next;                                             node.next=cloneNode;            node=cloneNode.next;        }    public void settingRandomPointer(RandomListNode node){        while(node!=null){            if(node.random!=null){ //此处必须要判断node.random是否为空,若为空,则node.random.next报错               node.next.random=node.random.next;             }           node=node.next.next;        }    }    public RandomListNode allEvenNumNode(RandomListNode node){        RandomListNode cloneNodeHead=null;        RandomListNode cloneNode=null;        RandomListNode pNode=node;        if(pNode!=null){            cloneNodeHead=cloneNode=node.next;            pNode.next=cloneNode.next;            pNode=pNode.next;        }        while(pNode!=null){            cloneNode.next=pNode.next;            cloneNode=cloneNode.next;              pNode.next=cloneNode.next;              pNode=pNode.next;        }        return cloneNodeHead;    }