1、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)
2、思路:主要利用分治的思想,就是将整个问题分为几个步骤解决。
正常来说,解决这个问题比较直观的思路就是先将原链表的每个节点复制过来,并用next指针链接,但这步骤无法连接Random指针,因为复制的节点很可能指向后边的节点,或者后边的节点,指的太远了节点对象还没来得及创建;然后设置每个节点的Random指针,这时每连接一个Randome指针,需要从头到尾遍历链表,因为Random指针不知道指向前面的节点还是后边的节点,因此连接Random指针的操作是O(n^2)。
为了优化时间复杂度,还有一种方法就是采用空间换时间的策略,在第一步复制完成后,将Random指针的配对信息存储到hash表当中,也就是hashMap。
最优的解题思路就是:采用三步来解决。
第一步:复制原始链表的每个节点N,并创建克隆节点N',再把N'连接到N的后边。代码中就是从头到尾遍历一边链表,复制每个节点,在复制的时候调整next指针将其连接起来即可。形成如下结构:
注:这步只对原始链表的next指针进行了设置,并没有改变原始链表中的Random指针,因此原始链表中的每个节点中,目前存在着Random指针。
第二步:设置复制出来的克隆节点N’ 的Random指针,若原始节点上A指向的是C,那么复制出来的节点的A' 指向的就是 C’。
第三步:将链表进行拆分,就是重新设置原始链表的next指针、克隆链表的next指针,形成两个新的链表。奇数位置连接起来就是原始链表,偶数位置连接起来就是克隆链表。
3、代码:
/* public class RandomListNode { int label; RandomListNode next = null; RandomListNode random = null; RandomListNode(int label) { this.label = label; } } */ public class Solution { public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead) { CloneNodes(pHead); connectRandomNodes(pHead); RandomListNode pClonedHead = reconnectNodes(pHead); return pClonedHead; } //第一步,复制原始链表的任意节点N并创建新节点N',再把N'链接到N的后面 public void CloneNodes(RandomListNode pHead) { RandomListNode pNode = pHead; while (pNode != null) { RandomListNode pCloned = new RandomListNode(-1); pCloned.label = pNode.label; pCloned.next = pNode.next; pCloned.random = null; //把N'链接到N后边 pNode.next = pCloned; pNode = pCloned.next; } } //第二步,设置复制出来的random指针,N指向哪里,N’就指向哪里。 public void connectRandomNodes(RandomListNode pHead) { RandomListNode pNode = pHead; while (pNode != null) { //pConed经过第一步后链接到了pNode后边。 RandomListNode pCloned = pNode.next; if (pNode.random != null) { //pNode.random.next指向的就N' pCloned.random = pNode.random.next; } pNode = pCloned.next; } } //将长链表拆分成两个链表,将奇数位置用next指针链接起来就是原始链表,偶数位置用next指针链接起来就是复制出来的链表 public RandomListNode reconnectNodes(RandomListNode pHead) { RandomListNode pNode = pHead; RandomListNode pClonedHead = null; RandomListNode pClonedNode = null; //链接好A--B,找到A' if (pNode != null) { pClonedHead = pClonedNode = pNode.next; pNode.next = pClonedNode.next; pNode = pNode.next; } //依次往下链接A'-A,A-B-C while (pNode != null) { pClonedNode.next=pNode.next; pClonedNode=pClonedNode.next; pNode.next=pClonedNode.next; pNode=pNode.next; } return pClonedHead; } }