剑指offer（27）：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next下一个节点，另一个随机指针random指向任意一个节点）。



分析

直接思路：

第一步复制原始链表上的每一个节点，用next指针进行连接，这一步比较好处理；第二步设置每一个节点的random指针。假设原始链表中的某个节点N的随机指针random指向节点S，由于S位置的随机性，需要花费O(n)O(n)的时间遍历原始链表确定S的位置，然后random指向S，则全部设置完成花费时间为O(n2)O(n^2)。

优化的思路：

第一步复制链表。利用next指针复制原始链表，但是此时的复制策略为“间隔复制”，即每一个复制的节点N’链接在原始节点N后面。即：A->B->C 变成A->A’->B->B’->C->C’。



第二步设置random指针。由于第一步的而间隔复制，则原始节点和复制节点之间的random指针指向的节点也是间隔相邻的关系。因此由原始节点N的random指针可以在O(1)O(1)时间内定位复制节点N’的random指针。



第三步分割链表。将长链表分割为两个链表，奇数位置的链表next连接为原始链表，偶数位置的链表next连接为复制链表，返回复制链表的头结点。



整个思路将链表“间隔复制”类似于hash表，将原始节点N与复制节点N’一一对应，利用“空间换时间”的思想，实现在O(1)O(1)时间复杂度上定位random指针。

牛客AC代码：

/*
public class RandomListNode {
int label;
RandomListNode next = null;
RandomListNode random = null;

RandomListNode(int label) {
this.label = label;
}
}
*/
public class Solution {
public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead) {
if(pHead == null)
return null;

RandomListNode pNode = pHead; // 复制链表的头结点

// 1、间隔复制链表
while(pNode != null) {
RandomListNode pCloned = new RandomListNode(pNode.label);
pCloned.next = pNode.next;
pNode.next = pCloned;
pNode = pCloned.next;
}

// 2、处理random指针
pNode = pHead;
while(pNode != null) {
if(pNode.random != null) {
pNode.next.random = pNode.random.next;
}
pNode = pNode.next.next;
}

// 3、分割链表
pNode = pHead;
RandomListNode pClonedHead = pHead.next;
RandomListNode pClonedNode = pClonedHead;
while(pNode != null) {
pNode.next = pNode.next.next;
if(pClonedNode.next != null)
pClonedNode.next = pClonedNode.next.next;
pNode = pNode.next;
pClonedNode = pClonedNode.next;
}

return pClonedHead;
}
}

参考

1. 何海涛，剑指offer名企面试官精讲典型编程题（纪念版），电子工业出版社