35 复杂链表的复制（ 分解让复杂问题简单）

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），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）

 

测试用例：

功能测试（节点中的random指向自身；两个节点的random形成环状结构；链表中只有一个节点）

特殊输入测试（空链表nullptr）

 

解题思路：

1）分成三步：

一、根据原始链表创建每个节点N对应的N’。把每个N' 连接到N的后面。（插入到原结点后方）

二、赋值节点的random指针

三、拆分两个链表

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        CloneNodes(pHead);
        ConnectRandomNodes(pHead);
        return ReConnectNodes(pHead);
    }
    
    //第一步 在原链表每个节点的后面复制链表
     void CloneNodes(RandomListNode* pHead){
         RandomListNode* pNode= pHead;
         while(pNode){
             RandomListNode* pClone = new RandomListNode(pNode->label); //构造函数要传值
             pClone->next = pNode->next;
             pClone->random = nullptr;
             
             pNode->next = pClone;
             pNode = pClone->next;
         }
     }
    
    //第二步 对random赋值
    void ConnectRandomNodes(RandomListNode* pHead){
        RandomListNode* pNode= pHead;
        while(pNode){
            RandomListNode* pClone = pNode->next;
            if(pNode->random)
                pClone->random = pNode->random->next;
            
            pNode = pClone->next;
        }
    }
    
    //第三步 拆分链表
    RandomListNode* ReConnectNodes(RandomListNode* pHead){
        RandomListNode* pNode= pHead;
        RandomListNode* pCloneHead= nullptr;
        RandomListNode* pCloneNode= nullptr;
        
        if(pNode){//处理头节点
            pCloneHead=pCloneNode=pNode->next;
            pNode->next = pCloneNode->next;
            pNode = pNode->next;
        }
        
        while(pNode){
            pCloneNode->next = pNode->next; //连接复制的链表
            pCloneNode = pNode->next; 
            pNode->next = pCloneNode->next; //连接原来的链表
            pNode = pNode->next;
        }
        return pCloneHead;
    }
    
};

2）哈希表方法

分为两步：

一、复制原始列表的val与next，random置空，并使用哈希表存储<N，N'>的配对信息。

二、设置复制链表上的每个random指针。

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if(pHead==NULL)
            return NULL;
         
        //定义一个哈希表
        unordered_multimap<RandomListNode*,RandomListNode*> table;
         
        // 开辟一个头结点
        RandomListNode* pClonedHead=new RandomListNode(pHead->label);
        pClonedHead->next=NULL;
        pClonedHead->random=NULL;
         
        // 将头结点放入map中
        table.insert(make_pair(pHead,pClonedHead));
         
        //设置操作指针
        RandomListNode* pNode=pHead->next;
        RandomListNode* pClonedNode=pClonedHead;
         
        // 第一遍先将简单链表复制一下
        while(pNode!=NULL)
        {
            // 不断开辟pNode的拷贝结点
            RandomListNode* pClonedTail=new RandomListNode(pNode->label);
            pClonedTail->next=NULL;
            pClonedTail->random=NULL;
             
            //连接新节点，更新当前节点
            pClonedNode->next=pClonedTail;
            pClonedNode=pClonedTail;
             
            //将对应关系  插入到哈希表中
            table.insert(make_pair(pNode,pClonedTail));
             
            //向后移动操作节点
            pNode=pNode->next;
        }
         
        //需从头开始设置random节点，设置操作指针
        pNode=pHead;
        pClonedNode=pClonedHead;
         
        // 根据map中保存的数据，找到对应的节点
        while(pNode!=NULL)
        {
             
            if(pNode->random!=NULL)
            {
                //找到对应节点，更新复制链表
                pClonedNode->random=table.find(pNode->random)->second;
            }
             
            //向后移动操作节点
            pNode=pNode->next;
            pClonedNode=pClonedNode->next;
        }
         
        return pClonedHead;
         
    }
};

3）使用map存储<N，N'>的配对信息　　

class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if(pHead==NULL) return NULL;
 
        map<RandomListNode*,RandomListNode*> m;
        RandomListNode* pHead1 = pHead;
        RandomListNode* pHead2 = new RandomListNode(pHead1->label);
        RandomListNode* newHead = pHead2;
        m[pHead1] = pHead2;
        while(pHead1){
            if(pHead1->next) pHead2->next = new RandomListNode(pHead1->next->label);
            else pHead2->next = NULL;
            pHead1 = pHead1->next;
            pHead2 = pHead2->next;
            m[pHead1] = pHead2;
        }
 
        pHead1 = pHead;
        pHead2 = newHead;
        while(pHead1){
            pHead2->random = m[pHead1->random];
            pHead1 = pHead1->next;
            pHead2 = pHead2->next;
        }
        return newHead;
    }
};