【剑指Offer学习】【面试题26:复杂链表的复制】

题目:请实现函数ComplexListNode clone(ComplexListNode head),复制一个复杂链表。在复杂链表中,每个结点除了有一个next 域指向下一个结点外,还有一个sibling 指向链表中的任意结点或者null。结点结构定义:ComplexListNode {int value;ComplexListNode next;ComplexListNode sibling;}解题思路:

图4.8 是一个含有5 个结点的复杂链表。图中实线箭头表示next 指针,虚线箭头表示sibling 指针。为简单起见,指向null 的指针没有画出。

在不用辅助空间的情况下实现O(n)的时间效率。

第一步:仍然是根据原始链表的每个结点N 创建对应的N’。把N’链接在N的后面。图4.8 的链表经过这一步之后的结构,如图4.9 所示。

第二步:设置复制出来的结点的sibling。假设原始链表上的N的sibling指向结点S,那么其对应复制出来的N’是N的pext指向的结点,同样S’也是S的next指向的结点。设置sibling之后的链表如图4.10 所示。

第三步:把这个长链表拆分成两个链表。把奇数位置的结点用next . 链接起来就是原始链表,,把偶数位置的结点用next 链接起来就是复制 出来的链表。图4. 10 中的链表拆分之后的两个链表如图4.11 所示。

代码实现:public class Test26 {/*** 复杂链表结点*/ComplexListNode {int value;ComplexListNode next;ComplexListNode sibling;}/*** 实现函复制一个复杂链表。在复杂链表中,每个结点除了有一个next字段指向下一个结点外,* 还有一个sibling字段指向链表中的任意结点或者NULL** @param head 链表表头结点* @return 复制结点的头结点*/public static ComplexListNode clone(ComplexListNode head) {// 如果链表为空就直接返回空if (head == null) {return null;}// 先复制结点cloneNodes(head);// 再链接sibling字段connectNodes(head);// 将整个链表拆分,返回复制链表的头结点return reconnectNodes(head);}/*** 复制一个链表,并且将复制后的结点插入到被复制的结点后面,只链接复制结点的next字段** @param head 待复制链表的头结点*/(ComplexListNode head) {// 如果链表不空,进行复制操作while (head != null) {// 创建一个新的结点ComplexListNode tmp = new ComplexListNode();/// TODO 此处为了做测试,让复制结点的值都增加了100,如果不需要可以将下面一个行注释掉,打开上一行。tmp.value = head.value + 100;/// 复制结点的next指向下一个要被复制的结点tmp.next = head.next;// 被复制结点的next指向复制结点head.next = tmp;// 到些处就已经完成了一个结点的复制并且插入到被复制结点的后面// heed指向下一个被复制结点的位置head = tmp.next;}}/*** 设置复制结点的sibling字段** @param head 链表的头结*/(ComplexListNode head) {// 如链表不为空while (head != null) {// 当前处理的结点sibling字段不为空,则要设置其复制结点的sibling字段if (head.sibling != null) {head.next.sibling = head.sibling.next;}// 指向下一个要处理的复制结点head = head.next.next;}}/*** 刚复制结点和被复制结点拆开,还原被复制的链表,同时生成监制链表** @param head 链表的头结点* @return 复制链表的头结点*/public static ComplexListNode reconnectNodes(ComplexListNode head) {// 当链表为空就直接返回空if (head == null) {return null;}// 用于记录复制链表的头结点ComplexListNode newHead = head.next;// 用于记录当前处理的复制结点ComplexListNode pointer = newHead;// 被复制结点的next指向下一个被复制结点head.next = newHead.next;// 指向新的被复制结点head = head.next;while (head != null) {// pointer指向复制结点pointer.next = head.next;pointer = pointer.next;// head的下一个指向复制结点的下一个结点,即原来链表的结点head.next = pointer.next;// head指向下一个原来链表上的结点head = pointer.next;}// 返回复制链表的头结点return newHead;}/*** 输出链表信息** @param head 链表头结点*/(ComplexListNode head) {while (head != null) {System.out.print(head.value + “->”);head = head.next;}System.out.println(“null”);}/*** 判断两个链表是否是同一个链表,不是值相同** @param h1 链表头1* @param h2 链表头2* @return true:两个链表是同一个链表,false:不是*/public static boolean isSame(ComplexListNode h1, ComplexListNode h2) {while (h1 != null && h2 != null) {if (h1 == h2) {h1 = h1.next;h2 = h2.next;} else {return false;}}return h1 == null && h2 == null;}(String[] args) {ComplexListNode head = new ComplexListNode();head.value = 1;head.next = new ComplexListNode();head.next.value = 2;head.next.next = new ComplexListNode();head.next.next.value = 3;head.next.next.next = new ComplexListNode();head.next.next.next.value = 4;head.next.next.next.next = new ComplexListNode();head.next.next.next.next.value = 5;head.sibling = head.next.next;head.next.sibling = head.next.next.next.next.next;head.next.next.next.sibling = head.next;ComplexListNode tmp = head;printList(head);ComplexListNode newHead = clone(head);printList(head);System.out.println(isSame(head, tmp));printList(newHead);System.out.println(isSame(head, newHead));ComplexListNode head2 = new ComplexListNode();head2.value = 1;head2.next = new ComplexListNode();head2.next.value = 2;head2.next.next = new ComplexListNode();head2.next.next.value = 3;head2.next.next.next = new ComplexListNode();head2.next.next.next.value = 4;head2.next.next.next.next = new ComplexListNode();head2.next.next.next.next.value = 5;head2.next.sibling = head2.next.next.next.next;head2.next.next.next.sibling = head2.next.sibling;head2.next.next.sibling = head2.next.next;System.out.println(“\n”);tmp = head2;printList(head2);ComplexListNode newHead2 = clone(head2);printList(head2);System.out.println(isSame(head2, tmp));printList(newHead2);System.out.println(isSame(head2, newHead2));ComplexListNode head3 = new ComplexListNode();head3.value = 1;System.out.println(“\n”);tmp = head3;printList(head3);ComplexListNode newHead3 = clone(head3);printList(head3);System.out.println(isSame(head3, tmp));printList(newHead3);System.out.println(isSame(head3, newHead3));System.out.println(“\n”);ComplexListNode head4 = clone(null);printList(head4);}}运行结果:

注意:划红线部分是为了区分原链表和复制链表,具体还原见代码注释。

乐观者在灾祸中看到机会;悲观者在机会中看到灾祸

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