【剑指】35.复杂链表的复制

题目描述

• 请实现函数RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个结点除了有一个next指针指向下一个结点外，还有一个random 指向链表中的任意结点或者nullptr。

算法分析

• 三步法(图源见水印)

• 哈希表法：首先遍历原链表，创建新链表（赋值label和next），用哈希表关联对应结点；再遍历一原链表，更新新链表的random指针。

提交代码：

class Solution {
public:
	/* 三步法 */
	RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
	{
		if (!pHead)
			return nullptr;

		RandomListNode* pNode = pHead;
		// 复制原始链表的任一节点并链接到该节点的后边
		while (pNode)
		{
			RandomListNode* pTemp = new RandomListNode(pNode->label);
			pTemp->next = pNode->next;
			pNode->next = pTemp;

			pNode = pTemp->next;
		}
		// 初始化复制节点的random关系
		pNode = pHead;
		while (pNode)
		{
			RandomListNode* pTemp = pNode->next;
			if(pNode->random)
				pTemp->random = pNode->random->next;

			pNode = pTemp->next;
		}
		// 从链表中拆分出新链表
		RandomListNode* pCopyHead = pHead->next;
		RandomListNode* pCopyNode= pHead->next;
		pNode = pHead;
		while (pNode)
		{
			pNode->next = pCopyNode->next;
			if(pNode->next)
				pCopyNode->next = pNode->next->next;

			pNode = pNode->next;
			pCopyNode = pCopyNode->next;
		}

		return pCopyHead;
	}

	/* Hash表法 */
	RandomListNode* Clone2(RandomListNode* pHead)
	{
		if (!pHead)
			return nullptr;

		map<RandomListNode*, RandomListNode*> nodeMap;

		RandomListNode* pNode = pHead;
		/* 创建结点 */
		while (pNode)
		{
			RandomListNode* pTemp = new RandomListNode(pNode->label);
			nodeMap[pNode] = pTemp;
			pNode = pNode->next;
		}

		pNode = pHead;
		/* 创建连接关系 */
		while (pNode)
		{
			RandomListNode* pTemp = nodeMap[pNode];
			pTemp->next = nodeMap[pNode->next];
			pTemp->random = nodeMap[pNode->random];

			pNode = pNode->next;
		}

		return nodeMap[pHead];
	}
};

测试代码：

// ====================测试代码====================
void Test(const char* testName, RandomListNode* pHead)
{
	if (testName != nullptr)
		printf("%s begins:\n", testName);

	printf("The original list is:\n");
	PrintList(pHead);
	
	Solution s;
	RandomListNode* pClonedHead = s.Clone(pHead);

	printf("The cloned list is:\n");
	PrintList(pClonedHead);
}

//          -----------------
//         \|/              |
//  1-------2-------3-------4-------5
//  |       |      /|\             /|\
//  --------+--------               |
//          -------------------------
void Test1()
{
	RandomListNode* pNode1 = CreateNode(1);
	RandomListNode* pNode2 = CreateNode(2);
	RandomListNode* pNode3 = CreateNode(3);
	RandomListNode* pNode4 = CreateNode(4);
	RandomListNode* pNode5 = CreateNode(5);

	BuildNodes(pNode1, pNode2, pNode3);
	BuildNodes(pNode2, pNode3, pNode5);
	BuildNodes(pNode3, pNode4, nullptr);
	BuildNodes(pNode4, pNode5, pNode2);

	Test("Test1", pNode1);
}

// m_pSibling指向结点自身
//          -----------------
//         \|/              |
//  1-------2-------3-------4-------5
//         |       | /|\           /|\
//         |       | --             |
//         |------------------------|
void Test2()
{
	RandomListNode* pNode1 = CreateNode(1);
	RandomListNode* pNode2 = CreateNode(2);
	RandomListNode* pNode3 = CreateNode(3);
	RandomListNode* pNode4 = CreateNode(4);
	RandomListNode* pNode5 = CreateNode(5);

	BuildNodes(pNode1, pNode2, nullptr);
	BuildNodes(pNode2, pNode3, pNode5);
	BuildNodes(pNode3, pNode4, pNode3);
	BuildNodes(pNode4, pNode5, pNode2);

	Test("Test2", pNode1);
}

// m_pSibling形成环
//          -----------------
//         \|/              |
//  1-------2-------3-------4-------5
//          |              /|\
//          |               |
//          |---------------|
void Test3()
{
	RandomListNode* pNode1 = CreateNode(1);
	RandomListNode* pNode2 = CreateNode(2);
	RandomListNode* pNode3 = CreateNode(3);
	RandomListNode* pNode4 = CreateNode(4);
	RandomListNode* pNode5 = CreateNode(5);

	BuildNodes(pNode1, pNode2, nullptr);
	BuildNodes(pNode2, pNode3, pNode4);
	BuildNodes(pNode3, pNode4, nullptr);
	BuildNodes(pNode4, pNode5, pNode2);

	Test("Test3", pNode1);
}

// 只有一个结点
void Test4()
{
	RandomListNode* pNode1 = CreateNode(1);
	BuildNodes(pNode1, nullptr, pNode1);

	Test("Test4", pNode1);
}

// 鲁棒性测试
void Test5()
{
	Test("Test5", nullptr);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	Test1();
	Test2();
	Test3();
	Test4();
	Test5();

	return 0;
}