【剑指offer】复杂链表的复制

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）

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/

这里随机指针用random来命名，有些地方使用的是sibling来命名的。

 

sibling   [sib·ling || 'sɪblɪŋ]

n.  兄弟姐妹; 民族成员; 同胞

通常的做法是用哈希表来做，显然，这样就要额外使用O(n)的空间复杂度。

取巧的做法是使用O(1)的额外空间复杂度，但需遍历3次链表。下面图形来说明一下。

如上图所示，为五个结点的复杂链表，实线表示next指针，虚线表示random指针。

整个算法分为三步：

1.clone原链表，得到如下形式的新链表。只复制next指针。此步中，忽略random指针。

2.此步处理random指针。

由于每个结点对应的clone结点就是其下一个，所以使用

if(nullptr != pNode->random)
            	pCloneNode->random = pNode->random->next;

就可以正确得到新链表的random值。

3.此步用于分离原链表和新链表。

综上所述，AC代码如下：

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        //不使用额外空间，在O(n)时间复杂度内
        
        if(nullptr == pHead)
            return nullptr;
        RandomListNode* pCloneNode = nullptr, *pNode = pHead;
        
        //stage1 clone in
        while(nullptr != pNode)
        {
        	pCloneNode = new RandomListNode(pNode->label);
            pCloneNode->next = pNode->next;
            pNode->next = pCloneNode;
            pNode = pCloneNode->next;
        }
        
        //stage2 duplicate random ptr
        pNode = pHead;
        pCloneNode = pNode->next;
        while(nullptr != pCloneNode->next)
        {
            if(nullptr != pNode->random)
            	pCloneNode->random = pNode->random->next;
            pNode = pCloneNode->next;
            pCloneNode = pNode->next;
        }       
        //the last pair
        if(nullptr != pNode->random)
        	pCloneNode->random = pNode->random->next;
        
        //stage3 seperate the original link and the clone
        pNode = pHead;
        pCloneNode = pNode->next;
        RandomListNode* pCloneHead = pCloneNode;
        while(nullptr != pCloneNode->next)  
		{
            pNode->next = pCloneNode->next;
            pNode = pNode->next;
            pCloneNode->next = pNode->next;
            pCloneNode = pCloneNode->next;
        }
        pNode->next = nullptr;
        pCloneNode->next = nullptr;
        
        return pCloneHead;
    }
};