复杂链表的复制

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题目描述

输入一个复杂链表（每个结点中有结点值，以及两个指针，一个指向下一个结点，另一个特殊指针random指向一个随机结点），请对此链表进行深拷贝，并返回拷贝后的头结点。（注意：输出结果中不要返回此参数中的结点引用，否则判断题程序会直接返回空）

解题思路

先复制链表的结点值和指向下一个结点的指针，最后再复制random指针。查找random指针分为两种：一种是每次都从头开始遍历查找，时间复杂度为 O(n^2)；另一种是空间换时间，复制结点值和指向下一个结点指针的同时，创建一个hash表来存放新旧复杂指针的对应关系，只要一步就可以查找到random，时间复杂度为O(n)。

将复制的过程分为以下三步：

• 复制复杂指针的，结点值和next指针。把复制的结点直接插入到原结点的后面；
• 设置复制出来新结点的random指针。因为新旧链表是前后对应关系，所以也可以一步直接找到random；
• 拆分链表。

步骤示例图：

代码

struct RandomListNode 
{
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode (int x): label(x), next(NULL), random(NULL) {}
};

class Solution
{
public:
    // 第一步，先复制label和next
    void CloneNodes(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode* pNode = pHead;
        while (pNode != NULL)
        {
            RandomListNode* pCloned = new RandomListNode(0);
            pCloned->label = pNode->label;
            pCloned->next = pNode->next;
            pCloned->random = NULL;
            
            pNode->next = pCloned; // 将复制结点插入到原结点之后
            pNode = pCloned->next;
        }
    }
    
    // 第二步，找到新结点的random
    void FindrandomNodes(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode* pNode = pHead;
        while (pNode != NULL)
        {
            RandomListNode* pCloned = pNode->next; // 新链表的头结点
            if (pNode->random != NULL)
                pCloned->random = pNode->random->next;
            
            pNode = pCloned->next; // 移动到原链表中下一个结点
        }
    }
    
    // 第三步，拆分链表
    RandomListNode* ReconnectNodes(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode* pNode = pHead;
        RandomListNode* pClonedHead = NULL;
        RandomListNode* pClonedNode = NULL;
        
        if (pNode != NULL) // 确定新链表的头结点
        {
            pClonedHead = pClonedNode = pNode->next;
            pNode->next = pClonedNode->next;
            pNode = pNode->next;
        }
        
        while (pNode != NULL)
        {
            pClonedNode->next = pNode->next;
            pClonedNode = pClonedNode->next;
            pNode->next = pClonedNode->next;
            pNode = pNode->next;
        }
        return pClonedHead;
    }
    
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        CloneNodes(pHead);
        FindrandomNodes(pHead);
        return ReconnectNodes(pHead);
    }
};

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参考博文链接：https://cuijiahua.com/blog/2017/12/basis_25.html