[LeetCode]剑指 Offer 35. 复杂链表的复制

Posted 2022-12-05 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

来源：

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

题解一：

哈希表：

1. 遍历原链表，根据当前节点值新建节点，使用 HashMap 存储原节点与新节点的映射关系
2. 再次遍历原链表，在遍历的过程中修改 HashMap 中各节点的 next 和 random 引用指向
3. 返回新链表的头节点即可

• 时间复杂度 O(N)：遍历两轮链表，使用 O(N) 时间
• 空间复杂度 O(N)：哈希表使用线性大小的额外空间

    /**
     * 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<>();

        // 遍历链表，创建新节点，构建原节点与新节点的映射关系
        Node cur = head;
        while (cur != null) 
            map.put(cur, new Node(cur.val));
            cur = cur.next;
        

        // 再次遍历链表，修改 map 中各节点的 next 和 random 指向
        cur = head;
        while (cur != null) 
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        

        return map.get(head);
    

题解二：

拼接 + 拆分：

1. 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：当访问原节点的随机指向 cur.random 节点时，对应新节点的随机指向新节点为 cur.random.next 即 cur.next.random = cur.random.next。如下图中当 cur = Y3 时，新节点 B3.random(Y3.next.random) = cur.random(Y7).next(B7)，其中 Y 代表黄色，B 代表蓝色

   

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即可

• 时间复杂度 O(N)：遍历三轮链表，使用 O(N) 时间
• 空间复杂度 O(1)：节点引用变量使用常数大小的额外空间

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

        // 复制节点，构建拼接链表：原节点1 -> 新节点1 -> 原节点2 -> 新节点2······
        Node cur = head;
        while (cur != null) 
            Node tmp = new Node(cur.val);
            // 插入新节点
            tmp.next = cur.next;
            cur.next = tmp;
            // 移动到下一个原节点
            cur = cur.next.next;
        

        // 构建新链表各节点的 random 指向
        cur = head;
        while (cur != null) 
            if (cur.random != null) 
                cur.next.random = cur.random.next;
            
            cur = cur.next.next;
        

        // 拆分原 / 新链表
        Node newHead = head.next;
        cur = head.next;
        Node pre = head;
        while (cur.next != null) 
            // 原链表
            pre.next = pre.next.next;
            // 新链表
            cur.next = cur.next.next;
            pre = pre.next;
            cur = cur.next;
        

        // 单独处理原链表尾节点
        pre.next = null;
        return newHead;