牛客网剑指Offer——复杂链表的复制

题目描述

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）

概念

复杂链表示例：

方法一

可以分为两步来完成：

1、复制原始链表上的每一个结点，并用next链接起来；

2、设置每个结点的random 指针：由于链表中节点的random指针指向的节点可能在该节点之前，也可能在该节点之后，需要从头到尾的遍历链表来进行查找，然后连接起来，所以时间复杂度是O(N^2)。

方法二

方法一的时间花费主要在定位结点的random上，故我们可以对此优化：用空间换时间。方法还是可以分为两步：

1、复制原始链表上的每一个结点，并用next链接起来，同时创建一个map映射表：<N,N'>(原始结点，复制的结点)，将两个链表中的节点映射起来，从而便于后续random指针的设置。

2、设置每个结点的random 指针：由于已经使用map结构将两个链表中的节点进行了映射，可以很方便的找到random指针应该指向的节点。用O(n)的空间消耗把时间复杂度由O(N^2)降到了O(n)。

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对应的代码如下：

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if( pHead == NULL )
            return NULL;
        unordered_map<RandomListNode*,RandomListNode*> record;
        RandomListNode* res = new RandomListNode(pHead->label);
        RandomListNode* p1 = pHead->next;
        RandomListNode* p2 = res;
        while( p1 )
        {
            RandomListNode* temp = new RandomListNode(p1->label);
            p2->next = temp;
            record.insert( make_pair(p1,temp) );
            p1 = p1->next;
            p2 = temp;
        }
        p1 = pHead;
        p2 = res;
        while( p1 )
        {
            if( p1->random )
                p2->random = record[p1->random];
            p1 = p1->next;
            p2 = p2->next;
        }
        return res;
    }
};

方法三

方法可以分为三步，以下图中的链表为例：

1、复制原始链表上的每一个结点N，创建对应的N’，并把N’放在N之后。如下图：

2、设置每个结点的random 指针。如果原始链表上的结点N的random指向S，则对应的复制结点N’（即节点N的next）的random指向S’（节点S的next）。如下图：

3、将长链表拆分成两个链表：把奇数位置的结点用pNext连接起来的就是原始链表，把偶数位置的结点通过pNext连接起来的就是复制链表。

代码如下：

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if( pHead == NULL )
            return NULL;
        RandomListNode* p = pHead;
        while( p ) //复制每个节点
        {
            RandomListNode* temp = new RandomListNode(p->label);
            temp->next = p->next;
            p->next = temp;
            p = temp->next;
        }
        p = pHead;
        while( p ) //设置random指针
        {
            if( p->random )
                p->next->random = p->random->next;
            p = p->next->next;
        }
        p = pHead;
        RandomListNode* res = pHead->next;
        while( p ) //拆分
        {
            RandomListNode* n = p->next;
            p->next = n->next;
            if( n->next )
                n->next = n->next->next;
            p = p->next;
        }
        return res;
    }
};