LeetCode 复制带随机指针的链表(C语言)

简介: LeetCode 复制带随机指针的链表(C语言)

题目要求

给你一个长度为 n 的链表,每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ,该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的深拷贝。深拷贝应该正好由 n 个全新节点组成,其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点,并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如,如果原链表中有 X 和 Y 两个节点,其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ,同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个[val,random_index] 表示:

  1. val:一个表示 Node.val 的整数。
  2. random_index:随机指针指向的节点索引(范围从 0 到 n-1);如果不指向任何节点,则为 null 。

你的代码只接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

来源:力扣(LeetCode)


分析

如果不看链表结点中的random指针域,还是比较简单的,新建一个链表然后拷贝内容,然后进行尾插就可以了。

但是新链表如果加上了random指针域就有些困难了,我们要从原来的链表中找到当前节点random指针指向了第几个节点或者是空指针,然后才能知道新链表当前结点应该指向哪里。

cur是遍历原链表,next是遍历新链表,p2是cur指向的结点中random指向的结点,p1是原链表从头寻找p2的位置,p3是新链表跟着p1一起走的指针,用来确定next指向的结点中random指向的位置。

这样时间复杂度就是O(N2).

所以我们要换一种速度快的方法。

如果在原链表的每个结点后面都加入新节点,然后让新节点与前面的原结点内容相同,最后再将新结点组成一个新链表,将原结点还原就可以了。

这种的好处就是所有结点组成之后就是一个大链表,只要知道头结点就能找到全部结点。

新建结点中random指向的位置就是原节点random指向位置的next。

我们只需要一个指针来遍历原链表,然后用两个指针来再原链表的每个结点后面创建新的结点。

cur用于遍历原结点,p1遍历新节点。

cur遍历,每到一个结点,通过cur->random储存到p2,如果等于空指针,p1->random的指向也是空指针,如果不是空指针,p1->random = p2->next;

最后就是将原链表进行还原,新结点进行尾插组成一个新链表然后返回这个新链表的头结点就可以了。

代码实现

Definition for a Node.
struct Node {
    int val;
    struct Node *next;
    struct Node *random;
    };
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
  //交叉链表
    struct Node* cur,*next,*p1;//next是新节点的指针,p1是原链表中下一个结点的指针
    cur=head;//cur是遍历原链表用的
    while(cur)//遍历原结点
    {
        p1=cur->next;
        next=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));//开辟新节点的空间
        cur->next=next;//下面三步是插入新结点
        next->next=p1;
        cur=p1;
    }
    //复制链表
    struct Node*p2=NULL;//储存cur指向的结点中random指向的位置
    cur=head;
    while(cur)
    {
        p1=cur->next;
        p1->val=cur->val;//变成相同的内容
        p2=cur->random;
        if(p2)//判断p2是不是指向了空指针
        {
            p1->random=p2->next;
        }
        else
        {
            p1->random=NULL;
        }
        cur=cur->next->next;//cur在原链表中进行移动
    }
    //分开两个链表
    struct Node* p3=NULL;//指向新链表的指针
    cur=head;
    while(cur)
    {
        p1=cur->next;//指向新结点
        p2=p1->next;//指向原结点,在cur结点之后
        if(p3==NULL)//第一次进行尾插
        {
            head=p3=p1;//head等于新链表的头结点,整个代码以返回head结束
            p1->next=NULL;
        }
        else//不是第一次进行尾插
        {
            p3->next=p1;//尾插
            p3=p1;//因为cur比p3先到尾部,所以不用担心p3指向空
        }
        cur->next=p2;//恢复原链表
        cur=cur->next;//cur继续遍历原链表
    }
    return head;//返回的就是新链表的头结点
}


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