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）。
思路分析
        方法1：
        复制原始链表上的每一个结点，并通过pNext连接起来；然后再设置每个结点的pSibling指针。
        假设原始链表中某个结点N的pSibling指针指向结点S,那么就需要从头到尾遍历查找结点S，如果从原始链表的头指针开始，经过m步之后达到结点S，那么在复制链表中的结点N'的pSibling指针指向的结点也是距离复制链表s步的结点。通过这种办法就可以为复制链表上的每个结点设置pSibling指针。

        时间复杂度：O(N^2)

        方法2：
        方法1是通过链表查找来得到pSibling指针所指向的结点，实际上我们可以通过空间换取时间，将原始链表和复制链表的结点通过哈希表对应起来，这样查找的时间就从O(N)变为O(1)。具体如下：
        复制原始链表上的每个结点N创建N'，然后把这些创建出来的结点用pNext连接起来。同时把<N,N'>的配对信息方法一个哈希表中；然后设置复制链表中的每个结点的pSibling指针，如果原始链表中结点N的pSibling指向结点S，那么在复制链表中，对应的N'应该指向S'。
        时间复杂度：O(N)
        
        方法3：
        在不使用辅助空间的情况下实现O(N)的时间效率。
        第一步：根据原始链表的每个结点N创建对应的N'，然后将N‘通过pNext接到N的后面；
       第二步：设置复制出来的结点的pSibling。假设原始链表上的N的pSibling指向结点S，那么其对应复制出来的N'是N.pNext指向的结点，同样S'也是结点S.pNext指向的结点。
        第三步：把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。

        下面是方法3的Java实现/*
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)
{
clonedNode(pHead);
connectRandomNode(pHead);
return reconnectNodes(pHead);
}

//复制原始链表的任意结点N并创建新结点N'，再把N'链接到N的后面
public void clonedNode(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;
pNode=pCloned.next;
}
}
//如果原始链表上的结点N的random指向S，则它对应的复制结点N'的random指向S的下一个结点S'
public void connectRandomNode(RandomListNode pHead){
RandomListNode pNode=pHead;

while(pNode!=null){
RandomListNode pCloned=pNode.next;
if(pNode.random!=null)
pCloned.random=pNode.random.next;
pNode=pCloned.next;
}
}
//把第二步得到的链表拆分成两个链表，奇数位置上的结点组成原始链表，偶数位置上的结点组成复制出来的链表
public RandomListNode reconnectNodes(RandomListNode pHead){
RandomListNode pNode=pHead;
RandomListNode pClonedHead=null;
RandomListNode pClonedNode=null;

//单独处理头结点
if(pNode!=null){
pClonedHead=pClonedNode=pNode.next;
pNode.next=pClonedNode.next;
pNode=pNode.next;
}

//循环处理后边的结点
while(pNode!=null){
pClonedNode.next=pNode.next;
pClonedNode=pNode.next;
pNode.next=pClonedNode.next;
pNode=pNode.next;
}

return pClonedHead;

}
}