【面试高频题】可逐步优化的链表高频题

【面试高频题】可逐步优化的链表高频题

题目描述

这是 LeetCode 上的 ​​138. 复制带随机指针的链表​​ ，难度为 中等。

Tag : 「哈希表」、「链表」

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：

你的代码 只 接受原链表的头节点 ​​head​​ 作为传入参数。

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：[]

提示：

模拟 + 哈希表

如果不考虑 ​​random​​​ 指针的话，对一条链表进行拷贝，我们只需要使用两个指针：一个用于遍历原链表，一个用于构造新链表（始终指向新链表的尾部）即可。这一步操作可看做是「创建节点 + 构建 ​​next​​ 指针关系」。

现在在此基础上增加一个 ​​random​​​ 指针，我们可以将 ​​next​​​ 指针和 ​​random​​ 指针关系的构建拆开进行：

先不考虑​​random​​​ 指针，和原本的链表复制一样，创建新新节点，并构造​​next​​ 指针关系，同时使用「哈希表」记录原节点和新节点的映射关系；对原链表和新链表进行同时遍历，对于原链表的每个节点上的​​random​​​ 都通过「哈希表」找到对应的新​​random​​​ 节点，并在新链表上构造​​random​​ 关系。

代码：

class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { Node t = head; Node dummy = new Node(-10010), cur = dummy; Map map = new HashMap<>(); while (head != null) { Node node = new Node(head.val); map.put(head, node); cur.next = node; cur = cur.next; head = head.next; } cur = dummy.next; head = t; while (head != null) { cur.random = map.get(head.random); cur = cur.next; head = head.next; } return

模拟（原地算法）

显然时间复杂度上无法优化，考虑如何降低空间（不使用「哈希表」）。

我们使用「哈希表」的目的为了实现原节点和新节点的映射关系，更进一步的是为了快速找到某个节点 ​​random​​ 在新链表的位置。

那么我们可以利用原链表的 ​​next​​ 做一个临时中转，从而实现映射。

具体的，我们可以按照如下流程进行：

代码：

class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if (head == null) return head; Node t = head; while (head != null) { Node node = new Node(head.val); node.next = head.next; head.next = node; head = node.next; } head = t; while (head != null) { if (head.random != null) head.next.random = head.random.next; head = head.next.next; } head = t; Node ans = head.next; while (head != null) { Node ne = head.next; if (ne != null) head.next = ne.next; head = ne; } return

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 ​​No.138​​ 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：​​github.com/SharingSour…​​ 。

在仓库地址里，你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。

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