剑指offer系列之二十四：复杂链表的复制

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）。

下面是我第一想到的思路：因为next指针是固定的，在复制的时候这点比较好处理，由于特殊指针是任意的，可能是在节点之前，也可能在节点之后，所以必须解决这个棘手问题。不管至少，可以从链表的第一个节点开始遍历，直到该特殊指针指向的节点，并设置该节点的特殊指针。还有一种思路（也是书上的思路）：第一步，复制原来链表的节点，并设置next指针，这一步不同于简单的复制节点，而是把每个复制的节点都链在原节点的后面，相当于复制节点之间隔了一个原节点；第二步，设置复制节点的特殊指针，由于在第一步左了特殊处理，所以当一个节点R的特殊指针指向节点N的时候，复制节点R’的特殊指针则是N’，这样就可以在O(1)时间定位到R的特殊指针指向的节点；第三步，从链表中抽取出复制节点，由于复制节点是间隔相连的，所以这一步比较好处理。综合以上三个步骤，就完成了复杂链表的复制。

下面是基于第二种思路的Java代码（已被牛客AC）：

package com.rhwayfun.offer;

public class CopyComplicateLinkedList {

    static class RandomListNode {
        int label;
        RandomListNode next = null;
        RandomListNode random = null;

        RandomListNode(int label) {
            this.label = label;
        }
    }

    public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead) {
        CloneNodes(pHead);
        ConnectSiblingNodes(pHead);
        return ConnectFinalListNodes(pHead);
    }

    // 第一步：复制链表节点
    private void CloneNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        while (node != null) {
            RandomListNode cloneNode = new RandomListNode(node.label);
            cloneNode.next = node.next;
            cloneNode.random = null;

            node.next = cloneNode;
            node = cloneNode.next;
        }
    }

    // 第二步：设置每个节点的随机指针
    private void ConnectSiblingNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        while (node != null) {
            RandomListNode clone = node.next;
            if (node.random != null) {
                clone.random = node.random.next;
            }
            node = clone.next;
        }
    }

    // 第三步：组合复制的节点
    private RandomListNode ConnectFinalListNodes(RandomListNode pHead) {
        RandomListNode node = pHead;
        RandomListNode cloneHead = null;
        RandomListNode cloneNode = null;

        // 设置第一个节点
        if (node != null) {
            cloneHead = node.next;
            cloneNode = node.next;
            node.next = cloneNode.next;
            node = node.next;
        }

        while (node != null) {
            cloneNode.next = node.next;
            cloneNode = cloneNode.next;
            node.next = cloneNode.next;
            node = node.next;
        }
        return cloneHead;
    }

    public static void main(String[] args) {
        RandomListNode pHead = new RandomListNode(1);
        RandomListNode node1 = new RandomListNode(2);
        RandomListNode node2 = new RandomListNode(3);
        RandomListNode node3 = new RandomListNode(4);
        RandomListNode node4 = new RandomListNode(5);
        RandomListNode node5 = new RandomListNode(6);
        RandomListNode node6 = new RandomListNode(7);
        RandomListNode node7 = new RandomListNode(8);

        pHead.next = node1;
        node1.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;
        node5.next = node6;
        node6.next = node7;

        pHead.random = node4;
        node2.random = node6;

        @SuppressWarnings("unused")
        RandomListNode node = new CopyComplicateLinkedList().Clone(pHead);
        System.out.println(node);
    }
}