【Java】 剑指offer(35) 复杂链表的复制

本文参考自《剑指offer》一书，代码采用Java语言。

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题目　

　　请实现函数ComplexListNode* Clone(ComplexListNode* pHead)，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个结点除了有一个m_pNext指针指向下一个点外，还有一个m_pSibling 指向链表中的任意结点或者nullptr。

思路

　　思路1：先复制结点，用next链接，最后根据原始结点的sibling指针确定该sibling结点距离头结点的位置，从而对复制结点设置sibling指针。但是该思路对于n个结点的链表，每个结点的sibling都需要O(n)个时间步才能找到，所以时间复杂度为O(n^2)

　　思路2：复制原始结点N创建N’，用next链接。将<N,N'>的配对信息存放入一个哈希表中；在设置sibling时，通过哈希表，只需要用O(1)的时间即可找到复制结点的sibling。该方法的时间复杂度为O(n)，但空间复杂度为O(n)。

　　思路3：复制原始结点N创建N’，将N'链接到N的后面；根据原始结点N的sibling可以快速设置N'结点的sibling，最后将这个长链表拆分成原始链表和复制链表（根据奇偶位置）

测试算例　

　　1.功能测试（sibling指向自己；链表只有一个结点；sibling指向null或者指向结点）

　　2.特殊测试（头结点为null）

Java代码

//题目：请实现函数ComplexListNode* Clone(ComplexListNode* pHead)，复
//制一个复杂链表。在复杂链表中，每个结点除了有一个m_pNext指针指向下一个
//结点外，还有一个m_pSibling 指向链表中的任意结点或者nullptr。

public class CopyComplexList {
	public class ComplexListNode {
	    int val;
	    ComplexListNode next = null;
	    ComplexListNode sibling = null;

	    ComplexListNode(int label) {
	        this.val = label;
	    }
	}

	/*
	 * 主程序（包含三步）
	 */
	public ComplexListNode cloneList(ComplexListNode head) {
		cloneNodes(head);  			//1.复制结点
		connectSiblingNodes(head);  //2.设置sibling
		return reconnectNodes(head);//3.拆分长链表
	}

	/*
	 * 第一步：复制每个结点，并插入到原始节点的后面
	 */
	private void cloneNodes(ComplexListNode head) {
		ComplexListNode pNode=head;
		while(pNode!=null) {
			ComplexListNode clonedNode=new ComplexListNode(pNode.val);
			clonedNode.next=pNode.next;
			pNode.next=clonedNode;
			pNode=clonedNode.next;
		}
	}

	/*
	 * 第二步：根据原结点的sibling，设置复制结点的sibling
	 */
	private void connectSiblingNodes(ComplexListNode head) {
		ComplexListNode pNode=head;
		while(pNode!=null) {
			if(pNode.sibling!=null)	//必须考虑到siblingNode==null的情况！
				pNode.next.sibling=pNode.sibling.next;
			pNode=pNode.next.next;
		}
	}

	/*
	 * 第三步：将长链表拆分成原始链表和复制链表（根据奇偶位置）
	 */
	private ComplexListNode reconnectNodes(ComplexListNode head) {
		ComplexListNode clonedHead=null;
		ComplexListNode clonedNode=null;
		ComplexListNode pNode=head;
		if(head!=null) {
			clonedHead=head.next;
			clonedNode=pNode.next;
			pNode.next=clonedNode.next;
			pNode=pNode.next;	//提前将pNode指向下一个结点，方便判断是否为null
		}
		while(pNode!=null) {
			clonedNode.next=pNode.next;
			clonedNode=clonedNode.next;
			pNode.next=clonedNode.next;
			pNode=pNode.next;
		}
		return clonedHead;
	}
}

　　

收获

　　1.涉及链表结点操作，必须时刻注意对null的判断

　　2.复制链表时，在原始结点后面直接插入复制结点，这种方法非常方便，有较高的时间效率，先记住，以后可能会遇到类似的应用

　　3.查找时间复杂度为O(1)，可以考虑使用哈希表。哈希表的应用要掌握。

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