劍指Offer_#35_複雜連結串列的複製

Contents

• • 題目
  • 思路分析
    • 方法1：雜湊表
    • 方法2：原地修改連結串列
  • 解答
    • 解答1：雜湊表
      • 複雜度分析
    • 解答2：原地修改連結串列
      • 複雜度分析
      • TIP:避免連結串列迭代中的空指標異常

題目

請實現 copyRandomList 函式，複製一個複雜連結串列。在複雜連結串列中，每個節點除了有一個 next 指標指向下一個節點，還有一個 random 指標指向連結串列中的任意節點或者 null。
例如：

提示：

• -10000 <= Node.val <= 10000
• Node.random 為空（null）或指向連結串列中的節點。
• 節點數目不超過 1000 。

思路分析

方法1：雜湊表

1. 構建雜湊表
   沿著next指標，逐個遍歷舊連結串列節點，克隆出一個新連結串列節點。向雜湊表新增<舊節點，新節點>的鍵值對。
2. 構造新連結串列
   從頭節點開始，遍歷舊連結串列節點，然後通過雜湊表獲得舊節點所對應的新節點，以及舊節點的next節點/random節點所對應的新節點。設定每個新節點的next和random。

方法2：原地修改連結串列

1. 在每個節點後克隆一個新節點
2. 設定新節點的random指標,指向應該指向的位置
3. 修改next指標，將拷貝的連結串列分離出來

圖解

解答

解答1：雜湊表

class
 
 Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        HashMap<Node,Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            map.put(cur,new Node(cur.val));
            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);
    }
}

複雜度分析

時間複雜度O(n)
空間複雜度O(n)

解答2：原地修改連結串列

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        CloneNodes(head);
        ConnectRandomNodes(head);
        return ReconnectNodes(head);
    } 
    //在每個原節點之後增加一個克隆的節點
    public void CloneNodes(Node head){
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            Node cloned = new Node(cur.val);
            cloned.next = cur.next;
            cur.next = cloned;
            cur = cloned.next;
        }
    }
    //設定每個新節點的random指標
    public void ConnectRandomNodes(Node head){
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            //當前節點的下一個節點是克隆節點
            Node cloned = cur.next;
            if(cur.random != null) cloned.random = cur.random.next;
            //每次迭代，指標移動兩個節點
            cur = cloned.next;
        }
    }
    //將拷貝的連結串列拆分出來
    public Node ReconnectNodes(Node head){
        //cur指標指向舊連結串列的節點
        Node cur = head;
        //ERROR:必須對cloneNode和cloneHead在if之外進行初始化，否則可能不被初始化
        //clonedNode是新連結串列的指標
        Node clonedNode = null;
        //clonedHead是新連結串列頭節點
        Node clonedHead = null;
        if(cur != null){
            clonedHead = cur.next;      
            clonedNode = clonedHead; 
            //cur指標先走一步，這樣才方便連線克隆的節點
            cur.next = clonedNode.next;
            cur = cur.next;
        }
        //cur非null,那麼cloneNode一定也非null
        while(cur != null){
            //連線到下個克隆節點
            clonedNode.next = cur.next;
            //更新cloneNode指標
            clonedNode = clonedNode.next;
            //連線到下箇舊連結串列節點
            cur.next = clonedNode.next;
            //更新cur指標
            cur = cur.next;
        }
        return clonedHead;
    }     
}

複雜度分析

時間複雜度O(n)
空間複雜度O(1)

TIP:避免連結串列迭代中的空指標異常

比較容易出現的問題是空指標異常，防止這個異常的方式就是增加一個條件判斷。具體舉例說明：

• 因為要訪問cur.random.next,所以必須保證cur.random不是null

if(cur.random != null) cloned.random = cur.random.next;

• 因為要訪問cur.next,所以必須保證cur不是null

if(cur != null){
            clonedHead = cur.next;      
            clonedNode = clonedHead; 
            //cur指標先走一步，這樣才方便連線克隆的節點
            cur.next = clonedNode.next;
            cur = cur.next;
        }

也就是說，每次些連結串列迴圈的程式碼，一定要注意迴圈過程中，*.next或者*.val之類的語句，一定要再其之前增加條件判斷語句if(* != null)