剑指 Offer 35. 复杂链表的复制（java实现原地修改解法）

Posted 2022-02-05 只爱土豆

先来看题：

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

示例1：

输入：head = [ [ 7, null ], [ 13, 0 ], [ 11, 4 ], [ 10, 2 ], [ 1, 0 ] ]
输出：[ [ 7, null ], [ 13, 0 ], [ 11, 4 ], [ 10, 2 ], [ 1, 0 ] ]

示例2：

输入：head = [ [ 1, 1 ], [ 2, 1 ] ]

输出：[ [ 1, 1 ], [ 2, 1 ] ]

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思考：

通过观察题目，我们会发现这个题有两种解法：

1.哈希表（不推荐）

这个使用起来很简单，通过 HashMap 中的键值对，将原链表的每一个节点当作键 ，而通过原节点拷贝的新节点当作每个键对应的值，全部拷贝一份后，在使用Map集合中的方法，通过循环将拷贝节点（也就是值）给串联起来，最后原链表头节点对应的值就是新链表的头节点。

具体代码如下：

//哈希表解法
public class Solution 
    public Node copyRandomList(Node head) 
        //先判空
        if(head == null)
            return null;
        
        //创建一个HashMap
        Map<Node,Node> map = new HashMap<>();
        for(Node cur = head; cur != null; cur = cur.next)
            //将原节点拷贝一份放到集合中（这时只有val值相同）
            map.put(cur,new Node(cur.val));
        
        for(Node cur = head; cur != null;cur = cur.next)
            //通过next值将所有拷贝的节点连接到一起
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            //拷贝原节点中random的值
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
        
        //返回原节点作为键时所对应的新链表的头节点
        return map.get(head);
    

LeetCode上测试：

 

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第二种解法就是：原地修改解法（推荐）

相较于哈希表，我感觉这种解法更能体现我们的代码能力，所以我也推荐用此方法。

原理：

原地修改法，就是将原链表的每个节点拷贝一份并放到每个原节点后面，然后将原节点和新节点组成的链表分别以原节点和新节点分割成两条链表，新节点组成的链表就是拷贝得到的链表。

大体结构：

 详细步骤：

1.首先判断是不是一个空链表。

2.循环，将所有的节点都拷贝一份，并连接到原节点的后面。

3.循环，将原节点的 random 的值拷贝到新节点的 random 上，注意，新节点的 random 只能指向新链表的节点，也就是原节点所对应的新节点。

4.还是循环，将整个链表分割开来，使新节点连接在一起组成一条新链表；原来的节点连接在一起还原原来的链表。

（注意在分割的时候要判断是否是尾结点）

具体代码：

class Solution 
    public Node copyRandomList(Node head) 
        //先判空链表
        if (head == null) 
            return null;
        
        //不直接使用head，备份一个cur
        Node cur = head;
        //遍历链表
        while (cur != null) 
            //创建一个新节点，使它的val值与原节点的val值相等
            Node node = new Node(cur.val);
            //将新节点连接到原节点后面
            node.next = cur.next;
            cur.next = node;
            //处理下一个原节点
            cur = cur.next.next;
        
        //重置一下cur
        cur = head;
        //遍历
        while (cur != null) 
            //判断一下原节点的random是不是null
            //不是，就进行处理
            //由于新创建节点的random值默认是null，所以不用管
            if (cur.random != null) 
                //不是，就将原节点的random指向也拷贝到新节点的random中
                //这里需要注意：
                //cur.random是原节点的值，新节点不能直接指向
                //所以只能指向那个原节点的拷贝节点
                //在上面我们就已经将每个拷贝节点放到了每个原节点的后面
                cur.next.random = cur.random.next;
            
            //处理下一个
            cur = cur.next.next;
        
        //存放新链表的头节点
        Node copyHead = head.next;
        cur = head;
        //拷贝一份用来循环遍历
        Node copyCur = head.next;
        while (cur != null) 
            //连接原链表
            cur.next = cur.next.next;
            cur = cur.next;
            //判断是不是尾结点
            if (copyCur.next != null) 
                //不是，继续连接新链表
                copyCur.next = copyCur.next.next;
                copyCur = copyCur.next;
            
        
        //返回新链表的头节点
        return copyHead;
    

LeetCode上测试：

 总结：

方法有两种，哈希表与原地修改法没有谁一定好，谁一定坏，但是一般在面试中还是推荐用原地修改法。