剑指offer 68-2. 二叉树的最近公共祖先

题目描述

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

示例 1：

输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例 2：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

示例 4：

输入：head = []
输出：[]
解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。

提示：

-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
节点数目不超过 1000 。

题解

(链表,模拟) O(n)

不使用额外空间，分三步处理

遍历一遍链表，在每个节点的后面插入一个与当前节点值相同的节点
再遍历一遍，对于原链表中有 random 域的节点进行赋值 p->next->random = p->random->next
最后将复制出来的链表拆分出来，同时恢复原链表的结构

时间复杂度

遍历链表的时间复杂度是 O(n)

空间复杂度

O(1)

C++ 代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        // 1. 复制每个节点接到它的后面
        for (auto p = head; p; ) {
            auto np = new Node(p->val);
            auto next = p->next;
            p->next = np;
            np->next = next;
            p = next;
        }

        // 2. 为复制出来的节点的 random 域赋值
        for (auto p = head; p; p = p->next->next)
            if (p->random)
                p->next->random = p->random->next;

        // 3. 将复制出来的链表从原链表中拆出来
        auto dummy = new Node(-1);
        auto cur = dummy;
        for (auto p = head; p; p = p->next) {
            cur->next = p->next;
            p->next = p->next->next;
            cur = cur->next;
        }

        return dummy->next;
    }
};

Java 代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/
class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }

        // 1. 复制每个节点接到它的后面
        Node p = head;
        while (p != null) {
            Node np = new Node(p.val);
            Node next = p.next;
            p.next = np;
            np.next = next;
            p = next;
        }

        // 2. 为复制出来的节点的 random 域赋值
        p = head;
        while (p != null) {
            if (p.random != null) {
                p.next.random = p.random.next;
            }
            p = p.next.next;
        }

        // 3. 将复制出来的链表从原链表中拆出来
        Node dummy = new Node(-1);
        Node cur = dummy;
        p = head;
        while (p != null) {
            cur.next = p.next;
            p.next = p.next.next;
            cur = cur.next;
            p = p.next;
        }

        return dummy.next;
    }
}

Python 代码

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, x: int, next: 'Node' = None, random: 'Node' = None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random
"""
class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head:
            return None
        
        # 1. 复制每个节点接到它的后面
        p = head
        while p:
            np = Node(p.val)
            next = p.next
            p.next = np
            np.next = next
            p = next
        
        # 2. 为复制出来的节点的 random 域赋值
        p = head
        while p:
            if p.random:
                p.next.random = p.random.next
            p = p.next.next
        
        # 3. 将复制出来的链表从原链表中拆出来
        dummy = Node(-1)
        cur = dummy
        p = head
        while p:
            cur.next = p.next
            p.next = p.next.next
            cur = cur.next
            p = p.next
        
        return dummy.next

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