C++学习记录——链表—（复制随机指针问题）

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题目

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

RandomListNode类中的val是节点值，next指针和正常的单链表指针中的next指针的意义一样，都指向下一个节点，rand指针是RandomListNode类中的新增的指针，这个指针可能指向链表中的任意一个节点，也可能指向NULL。

给定一个由RandomListNode节点类型组成的无环单链表的头节点pHead，请实现一个函数完成这个链表中所有结构的复制，并返回复制的新链表的头节点。

结构体如下：

typedef struct Node
{
public:
	int val;
	Node* next;
	Node* rand;
	Node(int data):
		val(data),next(nullptr),rand(nullptr) {}
};

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一、利用hash_map函数解决

该方法利用hash_map的STL容器进行快速的解决，其时间复杂度为O(N)，空间复杂度为O(N)，主要适用于笔试题当中，可以简单有效的解决该问题，以下是算法部分:

//打印部分链表部分
void printARR1(Node* arr)
{
	Node* Arr = arr;
	cout << "开始打印:" << endl;
	cout << "val" << endl;
	while (arr != nullptr)
	{
		cout << arr->val
			<< "->";
		arr = arr->next;
	}
	cout << endl;
	
	cout << "rand" << endl;
	while (Arr != nullptr)
	{
		cout << Arr->rand->val
			<< "->";
		Arr = Arr->next;
	}
}

Node* copyRandom(struct Node* head)
	{
		hash_map<Node*, Node* > temp;//注意要包含头文件
		Node* p = head;
		while (p != nullptr)
		{
			Node* q = new Node(p->val);
			temp[p] = q;
			p = p->next;
		}

		p = head;
		while (p != nullptr)
		{
			temp[p]->next = temp[p->next];
			temp[p]->rand = temp[p->rand];
			p = p->next;
		}
		return temp[head];
	}

不懂hash_map容器的自行在csdn中进行搜索查看该容器，本处不再赘述。
注：在导入hash_map库函数时可能出现如下报错：
此时，只需在预处理器中添加：_SILENCE_STDEXT_HASH_DEPRECATION_WARNINGS。

二、进阶解法

该方法主要适合在面试时进行回答，其可以不适用额外的数据结构便可以完成链表的复制过程。其思想结构如下图：
利用在原链表节点的后一个位置上进行复制的操作，来实现经由链表的结构，便可以实现完整的复制功能。
算法代码如下：

Node* copyRandom1(Node* head)
{
	Node* temp = nullptr; //用于临时存储
	Node* p = head;//用于进行复制；
	//先复制节点
	while (p != nullptr)
	{
		temp = p->next;
		p->next = new Node(p->val);//进行复制
		p->next->next = temp;
		p = temp;
	}
	//复制rand节点
	p = head;
	Node* copy;
	while (p != nullptr)
	{
		temp = p->next->next;//确保全都指向p上
		copy = p->next;//指向复制的节点上
		copy->rand = p->rand != nullptr ? p->rand->next : nullptr; //判断rand节点是否指向空
		//，若不为空则指向原链表的随机节点，然后在指向该节点的下一个即复制下的该节点
		p = temp;
	}
	Node* de = head->next;
	p = head;
	//分离
	while (p != nullptr)
	{
		temp = p->next->next;
		copy = p->next;
		p->next = temp;
		copy->next = temp != nullptr ? temp->next : nullptr;//防止temp指向最后一个原链表节点时为空的情况
		p = temp;
	}
	return de;
}

总结

以上便是对于含随机链表题的两种不同的解法。

参考文章：

左程云著《程序员代码面试指南》。