剑指offer系列25之复杂链表的复制

要求

时间限制：1秒 空间限制：32768K 热度指数：288812
本题知识点： 链表
算法知识视频讲解

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

该问题体现了分而治之的思想，即把复杂问题分解为几个简单的小问题进行解决。时间复杂度和空间复杂度都为 $O(n)$。

python实现

# -*- coding:utf-8 -*-
# class RandomListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.label = x
#         self.next = None
#         self.random = None
class Solution:
    # 返回 RandomListNode
    def Clone(self, pHead):
        # write code here
        if not pHead:
            return None
        p = pHead
        # 为每个节点复制一个节点接在其后
        while p:
            newNode = RandomListNode(p.label)
            newNode.next = p.next
            p.next = newNode
            p = p.next.next
        # 为复制的节点增加random指针指向
        p = pHead
        while p:
            p.next.random = p.random.next if p.random else None
            p = p.next.next
        # 拆分链表
        p = pHead
        newHead = pHead.next
        pcp = newHead
        while p:
            p.next = p.next.next
            pcp.next = pcp.next.next if pcp.next else None
            p = p.next
            pcp = pcp.next
        return newHead

• 运行时间：29ms

• 占用内存：5856k

C++实现

/*
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)
            return NULL;
        RandomListNode *p = pHead;
        // 为每个节点复制一个节点并且插入它的后面
        while (p){
            RandomListNode *newNode = new RandomListNode(p->label);
            newNode->next = p->next;
            p->next = newNode;
            // 紧跟着的为newNode
            p = p->next->next;
        }
        // 再遍历一次链表找到random指针值
        p = pHead;
        while (p){
            p->next->random = p->random==NULL?NULL:p->random->next;
            p = p->next->next;
        }
        // 拆分两个链表
        p = pHead;
        RandomListNode *pclone = p->next;
        RandomListNode *newpHead = p->next;
        while (p){
            p->next = p->next->next;
            pclone->next = pclone->next==NULL?NULL:pclone->next->next;
            p = p->next;
            pclone = pclone->next;
        }
        return newpHead;
    }
};

• 运行时间：4ms

• 占用内存：500k