鏈表題13革为、復(fù)制含有隨機(jī)指針節(jié)點(diǎn)的鏈表

題目:
圖片.png
public static class Node {
        public int value;
        public Node next;
        public Node rand;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }
分析:

新的鏈表也就是說要新開辟一塊內(nèi)存來構(gòu)建與原鏈表結(jié)構(gòu)和值相等的新鏈表,而不是僅僅new 一個(gè)Node指向原鏈表笋粟。
這道題目要求在時(shí)間復(fù)雜度O(n)的情況內(nèi)完成雇锡。而在構(gòu)建新節(jié)點(diǎn)的next和rand時(shí)如何快速獲得新節(jié)點(diǎn)與原節(jié)一一對應(yīng)的關(guān)系就是一大難點(diǎn)了摄闸。

解法一:使用HashMap結(jié)構(gòu)輔助

能使用輔助結(jié)構(gòu)時(shí)用這種方式,特點(diǎn)是簡單

在能使用額外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情況下墨叛,對這道題來說用HashMap是很方便的闷畸。
因?yàn)橛肏ashMap<Node,Node>就能輕松將原鏈表節(jié)點(diǎn)與新鏈表節(jié)點(diǎn)的關(guān)系對應(yīng)起來尝盼。

public static Node copyListWithRand1(Node head) {
        HashMap<Node, Node> map = new HashMap<Node, Node>();
        Node cur = head;
        //新節(jié)點(diǎn)復(fù)制原節(jié)點(diǎn)值,并與原節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)地放入HashMap中
        while (cur != null) {
            map.put(cur, new Node(cur.value));
            cur = cur.next;
        }
      //新節(jié)點(diǎn)的next和rand一一對應(yīng)原節(jié)點(diǎn)的next和rand構(gòu)建
        cur = head;
        while (cur != null) {
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).rand = map.get(cur.rand);
            cur = cur.next;
        }
        return map.get(head);
    }

解法二:不能用其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法

將復(fù)制的新節(jié)點(diǎn)放在原節(jié)點(diǎn)后

例如原鏈表是:1==>3==>4==>6==>7
復(fù)制后的鏈表為:1==>1==>3==>3==>4==>4==>6==>6==>7==>7
這樣新節(jié)點(diǎn)與原節(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)的關(guān)系就出來了:新節(jié)點(diǎn)就是原節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)即next

public static Node copyListWithRand2(Node head) {
        if(head == null) {
            return head;
        }
        Node curHead = head;
        Node curCopy = null;
        //在每個(gè)節(jié)點(diǎn)后面copy一個(gè)value相等的新節(jié)點(diǎn)
        while(curHead != null) {
            curCopy = new Node(curHead.value);
            curCopy.next = curHead.next;
            curHead.next = curCopy;
            curHead = curCopy.next;
        }
        //copy相應(yīng)的rand指針
        curHead = head;
        while(curHead != null) {
            curCopy = curHead.next;
            if(curHead.rand != null) {
                curCopy.rand = curHead.rand.next;
            }else {
                curCopy.rand = null;
            }
        
            curHead = curCopy.next;
        }
        //將copy鏈表分離出來
        Node newHead = head.next;
        curHead = head;
        curCopy = curHead.next;
        while(curHead != null) {
            curHead.next = curCopy.next;
            if(curCopy.next != null) {
                curCopy.next = curCopy.next.next;
                curCopy = curCopy.next;
            }else {
                curCopy.next = null;
            }
            curHead = curHead.next;
            
        }
        
        return newHead;
    }

全代碼(含測試代碼)

public class CopyListWithRandom {
    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;
        public Node rand;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }
    
    public static Node copyListWithRand1(Node head) {
        if(head == null) {
            return head;
        }
        HashMap<Node, Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;
        while(cur != null) {
            map.put(cur, new Node(cur.value));
            cur = cur.next;
        }
        cur = head;
        while(cur != null) {
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).rand = map.get(cur.rand);
            
            cur = cur.next; 
        }
        
        return map.get(head);
    }
    public static Node copyListWithRand2(Node head) {
        if(head == null) {
            return head;
        }
        Node curHead = head;
        Node curCopy = null;
        //在每個(gè)節(jié)點(diǎn)后面copy一個(gè)value相等的新節(jié)點(diǎn)
        while(curHead != null) {
            curCopy = new Node(curHead.value);
            curCopy.next = curHead.next;
            curHead.next = curCopy;
            curHead = curCopy.next;
        }
        //copy相應(yīng)的rand指針
        curHead = head;
        while(curHead != null) {
            curCopy = curHead.next;
            if(curHead.rand != null) {
                curCopy.rand = curHead.rand.next;
            }else {
                curCopy.rand = null;
            }
        
            curHead = curCopy.next;
        }
        //將copy鏈表分離出來
        Node newHead = head.next;
        curHead = head;
        curCopy = curHead.next;
        while(curHead != null) {
            curHead.next = curCopy.next;
            if(curCopy.next != null) {
                curCopy.next = curCopy.next.next;
                curCopy = curCopy.next;
            }else {
                curCopy.next = null;
            }
            curHead = curHead.next;
            
        }
        
        return newHead;
    }
    
    public static void printRandLinkedList(Node head) {
        Node cur = head;
        System.out.print("order: ");
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.value + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
        cur = head;
        System.out.print("rand:  ");
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.rand == null ? "- " : cur.rand.value + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Node head = null;
        Node res1 = null;
        Node res2 = null;
        printRandLinkedList(head);
        res1 = copyListWithRand1(head);
        printRandLinkedList(res1);
        res2 = copyListWithRand2(head);
        printRandLinkedList(res2);
        printRandLinkedList(head);
        System.out.println("=========================");

        head = new Node(1);
        head.next = new Node(2);
        head.next.next = new Node(3);
        head.next.next.next = new Node(4);
        head.next.next.next.next = new Node(5);
        head.next.next.next.next.next = new Node(6);

        head.rand = head.next.next.next.next.next; // 1 -> 6
        head.next.rand = head.next.next.next.next.next; // 2 -> 6
        head.next.next.rand = head.next.next.next.next; // 3 -> 5
        head.next.next.next.rand = head.next.next; // 4 -> 3
        head.next.next.next.next.rand = null; // 5 -> null
        head.next.next.next.next.next.rand = head.next.next.next; // 6 -> 4

        printRandLinkedList(head);
        res1 = copyListWithRand1(head);
        printRandLinkedList(res1);
        res2 = copyListWithRand2(head);
        printRandLinkedList(res2);
        printRandLinkedList(head);
        System.out.println("=========================");

    }
}
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