49. 3种方法实现复杂链表的复制[clone of complex linked list]

【本文链接】

http://www.cnblogs.com/hellogiser/p/clone-of-complex-linked-list.html

【题目】

有一个复杂链表,其结点除了有一个next指针指向下一个结点外,还有一个sibling指向链表中的任一结点或者NULL其结点的C++定义如下:

 C++ Code 
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// complex node struct
struct ComplexNode
{
    
int value;
    ComplexNode *next;
    ComplexNode *sibling;
};

 下图是一个含有5个结点的该类型复杂链表。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。

请完成函数ComplexNode* Clone(ComplexNode* pHead),以复制一个复杂链表。

  分析】

在常见的数据结构上稍加变化,这是一种很新颖的面试题。要在不到一个小时的时间里解决这种类型的题目,我们需要较快的反应能力,对数据结构透彻的理解以及扎实的编程功底。

分为2步:

(1)复制每一个节点,连接next,初步生成【新链表】,时间复杂度为T(n)=O(1)*n=O(n);

(2)连接sibling,假设在【新链表】中定位sibling的时间复杂度为T,则总的时间复杂度为T(n)=T*n;

由此可见,最为关键的是如何在【新链表】中快速定位sibling节点

【方法1】

统计从头结点该sibling节点的步长step。

假设【原始链表】中的某节点N的sibling指向结点S。由于S的位置在链表上有可能在N的前面也可能在N的后面,所以要定位N的位置我们需要从原始链表的头结点开始找。假设从【原始链表】的头结点开始经过step步找到结点S。那么在【新链表】上从头结点开始经过step可以到结点N'的sibling对应的结点S'。定位sibling的时间复杂度为T=O(n) 。总的时间复杂度O(n2),空间复杂度为O(1)

【方法2】

使用map映射记录<A,A'>,<B,B'>,<C,C'>,这样定位sibling的时间复杂度为T=O(1) 。总的时间复杂度O(n),但是空间复杂度为O(n),相当与以O(n)的空间消耗实现了O(n)的时间效率。

【方法3】

根据原始链表的每个结点N,创建对应的N'。让后将N和N'连接起来,这样定位sibling的时间复杂度为T=O(1) ,之后重新分成2个链表即可。总的时间复杂度O(n),空间复杂度为O(1)

(1)创建新节点,并连接next。

(2)定位sibling并连接。

(3)链表拆分成两个:把奇数位置的结点链接起来就是原始链表,把偶数位置的结点链接出来就是复制出来的链表。

【代码】

 

 

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// complex node struct
struct ComplexNode
{
    
int value;
    ComplexNode *next;
    ComplexNode *sibling;
};

//Clone all nodes in a complex linked list with pHead,
//and connect all nodes with next link.
void CloneNodes(ComplexNode *pHead)
{
    
//  A-A'-B-B'-C-C'
    if(NULL == pHead)
        
return;
    ComplexNode *pNode = pHead;
    
while(pNode != NULL)
    {
        ComplexNode *pNewNode = 
new ComplexNode();
        pNewNode->value = pNode->value;
        pNewNode->next = pNode->next;
        pNewNode->sibling = 
NULL// init NULL

        
// connect pNode and pNewNode
        pNode->next = pNewNode;

        
//move to next node
        pNode = pNewNode->next;
    }
}

//Connect sibling nodes in a complex link list
void ConnectSiblingNodes(ComplexNode *pHead)
{
    
//  A-A'-B-B'-C-C'
    if(NULL == pHead)
        
return;
    ComplexNode *pNode = pHead;
    
while(pNode != NULL)
    {
        ComplexNode *pNewNode = pNode->next;
        
// connect sibling nodes
        if(pNode->sibling != NULL)
            pNewNode->sibling = pNode->sibling->next;
        
else
            pNewNode->sibling = 
NULL;
    }
}

// Split a complex list into two:
// Reconnect nodes to get the original list, and its cloned list
ComplexNode *ReconnectNodes(ComplexNode *pHead)
{
    
//  A-A'-B-B'-C-C'
    if(NULL == pHead)
        
return;
    ComplexNode *pNode = pHead;
    ComplexNode *pNewHead = pHead->next;
    ComplexNode *pNewNode = pNewHead;
    
while(pNode != NULL)
    {
        
// reconnect next nodes for pNode
        pNode->next = pNewNode->next;
        
// move pNode to next
        pNode = pNewNode->next;

        
// reconnect next nodes for pNewNode
        if(pNode != NULL)
        {
            pNewNode->next = pNode->next;
            pNewNode = pNode->next;
        }
        
else
        {
            pNewNode->next = 
NULL;
            pNewNode = 
NULL;
        }
    }
    
return pNewHead;
}

ComplexNode *Clone(ComplexNode *pHead)
{
    CloneNodes(pHead);
    ConnectSiblingNodes(pHead);
    
return ReconnectNodes(pHead);
}

【参考】

http://zhedahht.blog.163.com/blog/static/254111742010819104710337/

http://www.cnblogs.com/kedebug/archive/2012/12/21/2828131.html

【本文链接】

http://www.cnblogs.com/hellogiser/p/clone-of-complex-linked-list.html