JZ35 复杂链表的复制

1. 问题描述

2. 样例说明

3. 解法一：哈希表

3.1 算法思想

(1)我们先不考虑结点的random指针，先通过next指针把链表连接起来。创建一个表头结点，然后遍历题目给定的链表，创建新结点，不断与上一结点连接，产生一个新的链表。

(2) 在第(1)步的过程中，通过哈希表建立映射关系，采用的是unordered_map结构。让原链表的结点与我们创建的新链表的结点一一对应，方便我们处理random指针。在处理random指针时，遍历哈希表，将随机指针指向对应的位置。

3.2 代码

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead) {
      if(pHead==nullptr)  return nullptr;
      RandomListNode *dummy=new RandomListNode(0);  //表头结点
      RandomListNode *pre=dummy, *cur=pHead;
      unordered_map<RandomListNode*,RandomListNode*> map;  //创建哈希表
      while(cur){
         RandomListNode *clone=new RandomListNode(cur->label);  //拷贝结点
         pre->next=clone;  //连接
         map[cur]=clone;  //建立映射关系
         pre=pre->next;
         cur=cur->next;
      }
      for(auto&[key,value]:map){  //遍历哈希表
          value->random=key->random==nullptr?nullptr:map[key->random];
      }
      delete dummy;  //释放new的空间
      return map[pHead];
    }
};

3.3 时间空间复杂度分析

时间复杂度：O(n), 遍历一次链表和哈希表的时间
空间复杂度：O(n), 哈希表使用的空间

4. 解法二：链表拼接、拆分

4.1 算法思想

4.2 代码

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead) {
        if(!pHead) return pHead;    // 为空则返回
        RandomListNode* cur = pHead;
        while(cur){
            RandomListNode* tmp = new RandomListNode(cur->label);    // 拷贝节点
            tmp->next = cur->next;
            cur->next = tmp;
            cur = tmp->next;
        }

        RandomListNode *old = pHead, *clone = pHead->next, *ret = pHead->next;
        while(old){
            clone->random = old->random == NULL ? NULL : old->random->next;    // 处理拷贝节点的随机指针
            if(old->next) old = old->next->next;    // 注意特判空指针
            if(clone->next) clone = clone->next->next;
        }

        old = pHead, clone = pHead->next;
        while(old){    // 拆分链表
            if(old->next) old->next = old->next->next;
            if(clone->next) clone->next = clone->next->next;
            old = old->next;
            clone = clone->next;
        }

        return ret;
    }
};

4.3 时间空间复杂度分析

时间复杂度：O(n), 遍历了三次链表
空间复杂度：O(1), 使用了常数个链表指针变量