[剑指offer]面试题26：复杂链表的复制

Posted 2021-05-23 Wecccccccc

面试题26：复杂链表的复制
题目：请实现函数ComplexListNodeClone（ComplexListNodepHead），复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个结点除了有一个m_pNext指针指向下一个结点外，还有一个m_pSibling 指向链表中的任意结点或者NULL。结点的C++定义如下：

struct ComplexListNode
{
	int value;
	ComplexListNode * next;
	ComplexListNode * sibling;
};

第一步:

代码如下:

void CloneNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	while (pNode != nullptr)
	{
		ComplexListNode *pCloned = new ComplexListNode();
		pCloned->value = pNode->value;
		pCloned->next = pNode->next;
		pCloned->sibling = nullptr;

		pNode->next = pCloned;

		pNode = pCloned->next;
	}
}

第二步:

代码如下:

void ConnectSiblingNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	while (pNode != nullptr)
	{
		ComplexListNode *pCloned = pNode->next;
		if (pNode->sibling != nullptr)
		{
			pCloned->sibling = pNode->sibling->next;
		}
		pNode = pCloned->next;
	}
}

第三步:

代码如下:

ComplexListNode *ReconnectNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	ComplexListNode *pClonedHead = nullptr;
	ComplexListNode *pClonedNode = nullptr;
	if (pNode != nullptr)
	{
		pClonedHead = pClonedNode = pNode->next;
		pNode->next = pClonedNode->next;
		pNode = pNode->next;
	}

	while (pNode != nullptr)
	{
		pClonedNode->next = pNode->next;
		pClonedNode = pClonedNode->next;
		pNode->next = pClonedNode->next;
		pNode = pNode->next;
	}
	return pClonedHead;
}

完整代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;

struct ComplexListNode
{
	int value;
	ComplexListNode * next;
	ComplexListNode * sibling;
};

void CloneNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	while (pNode != nullptr)
	{
		ComplexListNode *pCloned = new ComplexListNode();
		pCloned->value = pNode->value;
		pCloned->next = pNode->next;
		pCloned->sibling = nullptr;

		pNode->next = pCloned;

		pNode = pCloned->next;
	}
}

void ConnectSiblingNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	while (pNode != nullptr)
	{
		ComplexListNode *pCloned = pNode->next;
		if (pNode->sibling != nullptr)
		{
			pCloned->sibling = pNode->sibling->next;
		}
		pNode = pCloned->next;
	}
}


ComplexListNode *ReconnectNodes(ComplexListNode *pHead)
{
	ComplexListNode *pNode = pHead;
	ComplexListNode *pClonedHead = nullptr;
	ComplexListNode *pClonedNode = nullptr;
	if (pNode != nullptr)
	{
		pClonedHead = pClonedNode = pNode->next;
		pNode->next = pClonedNode->next;
		pNode = pNode->next;
	}

	while (pNode != nullptr)
	{
		pClonedNode->next = pNode->next;
		pClonedNode = pClonedNode->next;
		pNode->next = pClonedNode->next;
		pNode = pNode->next;
	}
	return pClonedHead;
}

ComplexListNode *Clone(ComplexListNode *pHead)
{
	CloneNodes(pHead);
	ConnectSiblingNodes(pHead);
	return ReconnectNodes(pHead);
}

测试用例：
● 功能测试（包括结点中的 m_pSibling 指向结点自身，两个结点的m_pSibling形成环状结构，链表中只有一个结点）。
● 特殊输入测试（指向链表头结点的指针为NULL指针）。
本题考点：
● 考查应聘者对复杂问题的思维能力。本题中的复杂链表是一种不太常见的数据结构，而且复制这种链表的过程也较为复杂。我们把复杂链表的复制过程分解成三个步骤，同时把每一个步骤都用图形化的方式表示出来，这些方法都能帮助我们理清思路。写代码的时候，我们为每一个步骤定义一个子函数，最后在复制函数中先后调用者3个函数。有了这些清晰的思路之后再写代码，就容易多了。
● 考查应聘者分析时间效率和空间效率的能力。当应聘者提出第一种和第二种思路的时候，面试官会提示此时在效率上还不是最优解。这个时候应聘者要能自己分析出这两种算法的时间复杂度和空间复杂度各是多少。