【算法题】20.克隆图

题目

给你无向 连通 图中一个节点的引用，请你返回该图的 深拷贝（克隆）。

图中的每个节点都包含它的值 val（int） 和其邻居的列表（list[Node]）。

class Node {
    public int val;
    public List neighbors;
}

简单起见，每个节点的值都和它的索引相同。例如，第一个节点值为 1（val = 1），第二个节点值为 2（val = 2），以此类推。该图在测试用例中使用邻接列表表示。

邻接列表 是用于表示有限图的无序列表的集合。每个列表都描述了图中节点的邻居集。

给定节点将始终是图中的第一个节点（值为 1）。你必须将 给定节点的拷贝 作为对克隆图的引用返回。

示例1:

输入：adjList = [[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
输出：[[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
解释：
图中有 4 个节点。
节点 1 的值是 1，它有两个邻居：节点 2 和 4 。
节点 2 的值是 2，它有两个邻居：节点 1 和 3 。
节点 3 的值是 3，它有两个邻居：节点 2 和 4 。
节点 4 的值是 4，它有两个邻居：节点 1 和 3 。

示例2：

输入：adjList = [[]]
输出：[[]]
解释：输入包含一个空列表。该图仅仅只有一个值为 1 的节点，它没有任何邻居。

示例 3：

输入：adjList = [[2],[1]]
输出：[[2],[1]]

提示

1. 节点数不超过 100 。
2. 每个节点值 Node.val 都是唯一的，1 <= Node.val <= 100。
3. 无向图是一个简单图，这意味着图中没有重复的边，也没有自环。
4. 由于图是无向的，如果节点 p 是节点 q 的邻居，那么节点 q 也必须是节点 p 的邻居。
5. 图是连通图，你可以从给定节点访问到所有节点。

思路

为了深拷贝出整张图，我们需要知道整张图的结构以及对应节点的值。

由于题目只给了我们一个节点的引用，因此为了知道整张图的结构以及对应节点的值，我们需要从给定的节点出发，进行图的遍历，并在遍历的过程中完成图的深拷贝。

1. 使用一个哈希表存储所有已被访问和克隆的节点。哈希表中的 key 是原始图中的节点，value 是克隆图中的对应节点。
2. 从给定节点开始遍历图。如果某个节点已经被访问过，则返回其克隆图中的对应节点。
3. 如果当前访问的节点不在哈希表中，则创建它的克隆节点并存储在哈希表中。
4. 递归调用每个节点的邻接点。

代码实现

struct Node** visited;
int* state;  //数组存放结点状态 0：结点未创建 1：仅创建结点 2：结点已创建并已填入所有内容

struct Node* dfs(struct Node* s){
    if(s == NULL){
            return NULL;
        }
        if(visited[s->val]){
            return visited[s->val];
        }
        int i;
        struct Node* nd = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        nd->val = s->val;
        nd->numNeighbors = s->numNeighbors;
        visited[nd->val] = nd;
        nd->neighbors = (struct Node**)malloc(sizeof(struct Node*)*nd->numNeighbors);
        for(i = 0; i < nd->numNeighbors; i++){
            nd->neighbors[i] = dfs(s->neighbors[i]);
        }
        return nd;

}

struct Node* cloneGraph(struct Node* s) {
    if (s == NULL) {
        return NULL;
    }

    visited = calloc(101, sizeof(struct Node *));
    state = calloc(101, sizeof(int *));

    return dfs(s);
}