本文最后更新于:2020年11月13日 晚上
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]]
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。
注意:本题与主站138题相同。
解题思路:
普通链表的节点定义如下:
# Definition for a Node:
class Node:
def __init__(self, x, next):
self.val = int(x)
self.next = next
本题链表的节点定义如下:
# Definition for a Node.
class Node:
def __init__(self, x, next, random):
self.val = int(x)
self.next = next
self.random = random
给定链表的头节点head,复制普通链表很简单,只需遍历链表,每轮建立新节点+构建前驱节点和当前节点node的引用指向即可。
本题链表的节点新增了random指针,指向链表的任意节点或者null。这个random指针意味着在复制过程中,除了构建前驱节点和当前节点的引用指向pre.next,还要构建前驱节点和其随机节点的引用指向pre.random。
本题难点:在复制链表的过程中构建新链表各节点的random引用指向。
class Solution:
def copyRandomList(self, head):
cur = head
dum = pre = Node(0)
while cur:
node = Node(cur.val)# 复制节点cur
pre.next = node
# pre.random = "???"
cur = cur.next
pre = node
return dum.next
本文介绍哈希表,拼接+拆分两种方法。哈希表方法比较直观;拼接+拆分方法的空间复杂度更低。
方法一:哈希表
利用哈希表的查询特点,考虑构建原链表节点和新链表对应节点的键值对映射关系,再遍历构建新链表各节点的next和random引用指向即可。
算法流程:
- 若头节点head为空节点,直接返回null;
- 初始化:哈希表dic,节点cur指向头节点;
- 复制链表:
- 建立新节点,并向dic添加键值对(原cur节点,新cur节点);
- cur遍历至原链表下一节点;
- 构建新链表的引用指向:
- 构建新节点的next和random引用指向;
- cur遍历至原链表下一节点;
- 返回值:新链表的头节点dic[cur];
复杂度分析:
- 时间复杂度O(N):两轮遍历链表,使用O(N)时间。
- 空间复杂度O(N):哈希表dic使用线性大小的额外空间。
class Solution:
def copyRandomList(self, head):
if not head: return
dic = {}
# 3.复制各节点,并建立原节点->新节点的Map映射
cur = head
while cur:
dic[cur] = Node(cur.val)
cur = cur.next
cur = head
# 4.构建新节点的next和random指向
while cur:
dic[cur].next = dic.get(cur.next)
dic[cur].random = dic.get(cur.random)
cur = cur.next
# 5.返回新链表的头节点
return dic[head]
方法二:拼接+拆分
考虑构建原节点1->新节点1->原节点2->新节点2->…的拼接链表,如此便可在访问原节点的random指向节点的同时找到新对应新节点的random指向节点。
算法流程:
复制各节点,构建拼接链表:
设原链表为node1->node2->…,构建的拼接链表如下所示:
node1->node1new->node2->node2new->…
构建新链表各节点的random指向:
当访问原节点cur的随机指向节点cur.random时,对应新节点cur.next的随机指向节点为cur.random.next。
拆分原/新链表:
设置pre/cur分别指向原/新链表头节点,遍历执行pre.next=pre.next.next和cur.next = cur.next.next将两链表拆分开。
返回新链表的头节点res即可。
复杂度分析:
- 时间复杂度O(N):三轮遍历链表,使用O(N)时间。
- 空间复杂度O(1):节点引用变量使用常数大小的额外空间。
class Solution:
def copyRandomList(self, head):
if not head: return
cur = head
# 1.复制各节点,并构建拼接链表
while cur:
temp = Node(cur.val)
temp.next = cur.next
cur.next = temp
cur = temp.next
# 2.构建各新节点的random指向
cur = head
while cur:
if cur.random:
cur.next.random = cur.random.next
cur = cur.next.next
# 3.拆分两链表
cur = res = head.next
pre = head
while cur.next:
pre.next = pre.next.next
cur.next = cur.next.next
pre = pre.next
cur = cur.next
pre.next = None
return res
"""
# Definition for a Node.
class Node:
def __init__(self, x, next):
self.val = int(x)
self.next = next
self.random = random
"""
class Solution:
def copyRandomList(self, head):
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