剑指Offer-25.复杂链表的复制(C++/Java)

题目：

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），返回结果为复制后复杂链表的head。（注意，输出结果中请不要返回参数中的节点引用，否则判题程序会直接返回空）

分析：

拷贝一个带有random指针的链表。

首先想到的便是，复制原链表的的每一个节点，并用next连接起来，在遍历原链表的时候，将原节点和新复制的节点的映射存进map中<Node，Node'>。然后再同时遍历原链表和新链表，此时新链表的random指针指向的元素便是原链表节点指向的节点在map中的映射，也就是A(random)->B，那么A'(random)->(map[A(random)])，因为在map中存储了原节点和新节点的对应关系，可以在O(1)的时间查找到。

还有一种方法是先遍历原链表，将复制的节点插在原链表节点的后面，也就是A->A'->B->B'->NULL，这样的话，复制的节点和原节点也就有了对应的关系，新复制的节点random指向的元素便是原节点random指向的元素的下一个元素，所有新节点random处理完毕后将这个链表再拆分成两个链表即可。

第一步：复制节点，将新创建的节点N'接到N的后面。

第二步：复制random指针

第三步：拆分链表

程序：

C++

//use hashmap
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        RandomListNode* myHead = new RandomListNode(-);
        RandomListNode* p = pHead;
        RandomListNode* q = myHead;
        while(p != nullptr){
            RandomListNode* tempNode = new RandomListNode(p->label);
            m[p] = tempNode;
            q->next = tempNode;
            p = p->next;
            q = tempNode;
        }
        p = pHead;
        q = myHead->next;
        while(p != nullptr){
            if(p->random != nullptr)
                q->random = m[p->random];
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
        return myHead->next;
    }
private:
    map<RandomListNode*, RandomListNode*> m;
};

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if(pHead == nullptr) return nullptr;
        RandomListNode* p = pHead;
        //在每个节点A后复制一个相同的节点A'，A->B->C->NULL, A->A'->B->B'->C->C'->NULL
        while(p != nullptr){
            RandomListNode* tempNode = new RandomListNode(p->label);
            tempNode->next = p->next;
            p->next = tempNode;
            p = tempNode->next;
        }
        //复制random指针，A'random指向的一定是Arandom指向的下一个元素。
        p = pHead;
        while(p != nullptr){
            if(p->random != nullptr)
                p->next->random = p->random->next;
            p = p->next->next;
        }
        //将链表拆分，A->A'->B->B'->C->C'->NULL，A->B->C->NULL and A'->B'->C'->NULL
        p = pHead;
        RandomListNode* myHead = pHead->next;
        RandomListNode* q = myHead;
        while(p != nullptr){
            p->next = q->next;
            //如果处理到最后一组节点时，q不用再做处理，因为其next已经指向nullptr
            if(q->next != nullptr)
                q->next = p->next->next;
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
        return myHead;
    }
};

Java

import java.util.HashMap;
public class Solution {
    public RandomListNode Clone(RandomListNode pHead)
    {
        RandomListNode myHead = new RandomListNode(-1);
        RandomListNode p = pHead;
        RandomListNode q = myHead;
        while(p != null){
            RandomListNode tempNode = new RandomListNode(p.label);
            q.next = tempNode;
            map.put(p, tempNode);
            p = p.next;
            q = q.next;
        }
        p = pHead;
        q = myHead.next;
        while(p != null){
            if(p.random != null)
                q.random = map.get(p.random);
            p = p.next;
            q = q.next;
        }
        return myHead.next;
    }
    private HashMap<RandomListNode, RandomListNode> map = new HashMap<>();
}