一、题目描述
请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。
public class Node {
int val;
Node next;
Node random;
public Node(int val) {
this.val = val;
this.next = null;
this.random = null;
}
}
示例 1：
输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
示例 2：
输入：head = []
输出：[]
解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。
二、解题思路
一、哈希表
算法说明
利用哈希表的查询特点，考虑构建 原链表节点 和 新链表对应节点 的键值对映射关系，再遍历构建新链表各节点的 next 和 random 引用指向即可。
算法流程
1、若头节点head为空节点，返回null;
2、初始化哈希表dic，节点cur指向头节点;
3、复制链表 :
- 建立新节点，并向 dic 添加键值对 (原cur节点, 新cur节点）;
- cur遍历至原链表下一节点; 4、构建新链表的引用指向 :
- 构建新节点的next和random引用指向;
- cur遍历至原链表下一节点; 5、返回值 : 新链表的头节点 dic[cur];
代码实现
public Node copyRandomList(Node head) {
if(head == null){
return head;
}
Map<Node,Node> map = new HashMap<>();
Node cur = head;
while(cur != null){
Node node = new Node(cur.val);
map.put(cur,node);
cur = cur.next;
}
cur = head;
while(cur!=null){
map.get(cur).next = map.get(cur.next);
map.get(cur).random = map.get(cur.random);
cur = cur.next;
}
return map.get(head);
}
复杂度分析
- 时间复杂度O(N) : 两轮遍历链表，时间复杂度是O(N)。
- 空间复杂度O(N) : 哈希表dic使用线性大小的额外空间。
二、拼接 + 拆分
算法说明
复制原始链表的任意节点N并创建新节点N',再把N'链接到N的后面,假设原始链表上的N的random指向节点S，那么其对应复制出来的N'是N的next指向的节点，同样的S'也是S的next指向的节点。radom指向的是null的话，S'的random指向的也是null
算法流程
1、复制各节点，拼接成新的链表；
2、构建新链表各节点的random指向;
实线代表的是next的指向，虚线代表的是random的指向。 3、拆分原 / 新链表，将这个长链表拆分成两个链表，偶数位置的节点用next连接起来就是复制出来的链表，奇数位置的节点用next连接起来就是原始链表。
代码实现
public Node copyRandomList(Node head) {
if(head == null){
return head;
}
//1、复制节点接在原节点后
Node cur = head;
while(cur!=null){
Node node = new Node(cur.val);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
cur = cur.next.next;
}
//2、复制random的指向
cur = head;
while(cur!=null){
Node pClone = cur.next;
if(cur.random!=null){
pClone.random = cur.random.next;
}
cur = pClone.next;
}
//3、拆分链表
cur = head.next;
Node pre = head;
Node res = head.next;
while(cur.next!=null){
pre.next = cur.next;
cur.next = cur.next.next;
pre = pre.next;
cur = cur.next;
}
//单独处理原来链表的尾指针
pre.next = null;
return res;
}
复杂度分析
- 时间复杂度 : O(N),遍历三次链表，时间复杂度是O(N)。
- 空间复杂度 : O(1),节点引用变量使用常数大小的额外空间。
