[LeetCode]剑指 Offer 35. 复杂链表的复制

Posted 2022-09-12 Spring-_-Bear

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]]

示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

示例 4：

输入：head = []
输出：[]
解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。

提示：

• -10000 <= Node.val <= 10000
• Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
• 节点数目不超过 1000 。

题解一：

利用哈希表的查询特点，考虑构建原链表节点和新链表对应节点的键值对映射关系，再遍历构建新链表各节点的 next 和 random 引用指向即可。

	/**
     * 剑指 Offer 35. 复杂链表的复制
     */
    public Node copyRandomList(Node head) 
        if (head == null) 
            return null;
        

        Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;

        // 复制链表各结点，并建立原节点到新节点映射关系
        while (cur != null) 
            map.put(cur, new Node(cur.val));
            cur = cur.next;
        
        cur = head;

        // 构建新链表的结点指向
        while (cur != null) 
            // map.get(cur) 即为新复制的结点
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        

        // 返回新链表的头结点
        return map.get(head);
    

题解二：

拼接 + 拆分。考虑构建 原节点 1 -> 新节点 1 -> 原节点 2 -> 新节点 2 -> …… 的拼接链表，如此便可在访问原节点的 random 指向节点的同时找到新对应新节点的 random 指向节点。

算法流程：

1. 复制各节点，构建拼接链表：设原链表为 node1 -> node2 -> …，构建的拼接链表为 node1 -> node1_new -> node2 -> node2_new -> …

2. 构建新链表各节点的 random 指向：当访问原节点 cur 的随机指向节点 cur.random 时，对应新节点 cur.next 的随机指向节点为 cur.random.next

   

3. 拆分原 / 新链表：设置 pre / cur 分别指向原 / 新链表头节点，遍历执行 pre.next = pre.next.next 和 cur.next = cur.next.next 将两链表拆分开

4. 返回新链表的头节点 res 即可

	/**
     * 剑指 Offer 35. 复杂链表的复制
     */
    public Node copyRandomList(Node head) 
        if (head == null) 
            return null;
        

        Node cur = head;
        // 复制原链表各结点，并构建拼接链表
        while (cur != null) 
            Node tmp = new Node(cur.val);
            // 在 cur 与 cur.next 之间插入 tmp，并让 cur = cur.next
            tmp.next = cur.next;
            cur.next = tmp;
            cur = tmp.next;
        

        cur = head;
        // 构建各新节点的 random 指向
        while (cur != null) 
            if (cur.random != null) 
                // 新节点的 random 指向为 cur.random.next
                cur.next.random = cur.random.next;
            
            cur = cur.next.next;
        

        // 拆分得到原链表与复制的新链表
        Node srcHead = head;
        Node newHead = head.next;
        cur = newHead;
        while(cur.next != null) 
            // 修改原链表的各节点指向，剩余结点连成的链表即是新复制的链表
            srcHead.next = cur.next;
            srcHead = srcHead.next;
            cur.next = cur.next.next;
            cur = cur.next;
        
        // 单独处理原链表尾节点
        srcHead.next = null; 

        return newHead;     
    

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/fu-za-lian-biao-de-fu-zhi-lcof