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题目
一种特殊的单链表节点类描述如下：
class Node {
int value;
Node next;
Node rand;
Node(int val) {
value = val ;
}
}
rand指针是单链表节点结构中新增的指针，rand可能指向链表中的任意一个节点，也可能指向null。给定一个由Node节点类型组成的无环单链表的头节点head，请实现一个函数完成这个链表的复制，并返回复制的新链表的头节点。
【要求】时间复杂度O(N)，额外空间复杂度0(1)
法一：Hash表拷贝链表
笔试中使用能帮助尽快解题
思路
- 遍历原链表，采用一个Hash表，其key值放老结点的内存地址，value放入从老结点中复制得来的新结点内存地址，当结点遍历完毕后，所有的新旧结点均拷贝完毕；
- 再次遍历原链表，每遍历一个结点，就得出他的rand和next指针，然后因为next指针和rand指针都是作为Hash表key存在，所以可以依据这个next和rand指针经由hash函数得出其对应新结点的所在地址（假设为N和R），再根据当前结点和哈希函数，得出当前结点的新结点，然后再设置新结点的next和rand指针分别指向N和R
复杂度
空间复杂度为O(N)，时间复杂度为O(N)
public static Node copyListWithRand1(Node head){
HashMap<Node, Node> map = new HashMap<Node, Node>();
Node cur = head;
while(cur != null){
map.put(cur, new Node(cur.value));
cur = cur.next;
}
cur = head;
while(cur != null){
// cur 老
// map.get(cur) 新
map.get(cur).next = map.get(cur.next);
map.get(cur).rand = map.get(cur.rand);
cur = cur.next;
}
return map.get(head);
}
法二：利用新旧节点之间的位置关系
思路
利用新旧节点之间的位置关系而省略了方法一中的额外的hash表空间
步骤
- 生成克隆节点：把克隆节点就直接放在老链表的下一个，然后克隆节点去串上老链表的下一个（克隆节点插在当前所遍历节点与下一个要遍历节点之间），遍历完成之后，老节点的rand指向保持不变，新节点的rand无指向，如下图：
- 设置克隆节点的rand：遍历含有新老节点的链表，每次遍历到老节点时，能获取到rand，此时直接设置克隆节点的rand
- 分离新老链表
复杂度
空间复杂度为O(1)，时间复杂度为O(N)
public static Node copyListWithRand2(Node head){
if(head == null){
return null;
}
Node cur = head;
Node next = null;
// copy node and link to every node
// 1->2
// 1->1'->2
while(cur != null){
next = cur.next;
cur.next = new Node(cur.value);
cur.next.next = next;
cur = next;
}
cur = head;
Node curCopy = null;
// set copy node rand
// 1->1'->2->2'
while(cur != null){
next = cur.next.next;
curCopy = cur.next;
curCopy.rand = cur.rand != null ? cur.rand.next : null;
cur = next;
}
Node res = head.next;
cur = head;
// split
while(cur != null){
next = cur.next.next;
curCopy = cur.next;
cur.next = next;
curCopy.next = next != null ? next.next : null;
cur = next;
}
return res
}
