【说明】:
本文是左程云老师所著的《程序员面试代码指南》第二章中“复制含有随机指针节点的链表”这一题目的C++复现。
本文只包含问题描述、C++代码的实现以及简单的思路,不包含解析说明,具体的问题解析请参考原书。
感谢左程云老师的支持。
【题目】:
一种特殊的链表节点类描述如下:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 struct Node 2 12 { 3 13 int value; 4 14 Node *next; 5 15 Node *rand; 6 16 };
Node 中的 value 是节点值,next 指针和正常链表中的 next 指针的意义一样,都指向下一个节点,rand 指针是 Node 类中新增的指针,这个指针可能指向链表中的任意一个节点,也可能指向 NULL。
给定一个由 Node 节点类型组成的无环单链表的头节点 head,请实现一个函数完成这个链表中所有结构的复制,并返回复制的新链表的头节点。例如:链表1->2->3->NULL。假设 1 的 rand 指针指向 3,2 的 rand 指针指向NULL,3 的 rand 指针指向 1。复制后的链表应该也是这种结构,比如, 1‘-2'->3'->NULL,1' 的 rand 指针指向 3,2' 的 rand 指针指向 NULL,3' 的 rand 指针指向 1‘,最后返回 1‘。
【进阶】:
不是用额外的数据结构,只使用有限几个变量,且在时间复杂度为 O(N)内完成原问题要实现的函数。
【思路】:
普通解法:使用hash_map
进阶解法:1->2->3-NULL ------> 1->1'->2->2'->3->3'->NULL
不管是普通算法还是进阶算法找到 rand 所对应的 Node 是关键。
【编译环境】:
CentOS6.7(x86_64)
gcc 4.4.7
【实现】:
实现及测试代码:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 /* 2 *文件名:listWithRand_copy.cpp 3 *作者: 4 *摘要:复制含有随机指针节点的链表 5 */ 6 7 #include <iostream> 8 #include <hash_map> 9 10 using namespace std; 11 using namespace __gnu_cxx; 12 13 struct Node 14 { 15 int value; 16 Node *next; 17 Node *rand; 18 }; 19 20 //使用hash_map所需要的hash函数 21 struct hash_Node 22 { 23 size_t operator() (const Node &node) const 24 { 25 return node.value; 26 } 27 }; 28 29 //使用hash_map所需要的比较函数 30 struct compare_Node 31 { 32 bool operator() (const Node &n1,const Node &n2) const 33 { 34 return n1.value == n2.value && n1.next == n2.next && n1.rand == n2.rand; 35 } 36 }; 37 38 //使用hash_map解决问题 39 Node* copyListWithRand1(Node *head) 40 { 41 hash_map<Node,Node,hash_Node,compare_Node> map; 42 Node *cur = head; 43 while(NULL != cur) 44 { 45 Node *ptr = new Node; 46 ptr->value = cur->value; 47 ptr->next = NULL; 48 ptr->rand = NULL; 49 map[*cur] = *ptr; //一一对应的关系 50 cur = cur->next; 51 } 52 cur = head; 53 while(NULL != cur) 54 { 55 map[*cur].next = cur->next; 56 map[*cur].rand = cur->rand; 57 cur = cur->next; 58 } 59 return &map[*head]; 60 } 61 62 Node* copyListWithRand2(Node *head) 63 { 64 if(NULL == head) 65 return NULL; 66 Node *cur = head; 67 Node *next = NULL; 68 while(NULL != cur) 69 { 70 next = new Node; 71 next->value = cur->value; 72 next->next = cur->next; 73 next->rand = NULL; 74 cur->next = next; 75 cur = next->next; 76 } 77 78 cur = head; 79 Node *curCopy = NULL; 80 while(NULL != cur) //复制rand 81 { 82 next = cur->next->next; 83 curCopy = cur->next; 84 curCopy->rand = NULL != cur->rand ? cur->rand->next : NULL; 85 cur = next; 86 } 87 88 Node *res = head->next; 89 cur = head; 90 while(NULL != cur) 91 { 92 next = cur->next->next; 93 curCopy = cur->next; 94 cur->next = next; 95 curCopy->next = NULL != next ? next->next : NULL; 96 cur = next; 97 } 98 return res; 99 } 100 101 void printListWithRand(Node *head) 102 { 103 while(NULL != head) 104 { 105 if(NULL != head->rand) 106 cout << head->value << " rand is: " << head->rand->value << endl; 107 else 108 cout << head->value << " rand is: NULL " << endl; 109 110 if(NULL != head->next) 111 cout << head->value << " next is: " << head->next->value << endl; 112 else 113 cout << head->value << " next is: NULL " << endl; 114 head = head->next; 115 } 116 } 117 118 int main() 119 { 120 Node *head = NULL; 121 Node *ptr = NULL; 122 123 for(int i =0;i<4;i++)//构造链表 124 { 125 if(NULL == head) 126 { 127 head = new Node; 128 head->value = i; 129 head->next = NULL; 130 head->rand = NULL; 131 ptr = head; 132 continue; 133 } 134 ptr->next = new Node; 135 ptr->rand = ptr->next; 136 ptr = ptr->next; 137 ptr->value = i; 138 ptr->next = NULL; 139 ptr->rand = NULL; 140 } 141 142 cout << "before copy:" << endl; 143 printListWithRand(head); 144 145 cout << "Using hash_map to copy:" << endl; 146 ptr = copyListWithRand1(head); 147 printListWithRand(ptr); 148 149 cout << "Using advanced algorithm to copy:" << endl; 150 ptr = copyListWithRand2(head); 151 printListWithRand(ptr); 152 return 0; 153 }
【说明】
关于hash_map的使用,依然请参考[Z]C++ STL中哈希表 hash_map介绍
使用 struct 来声明节点貌似不太符合C++哈,下次开始使用 class 来声明
注:
转载请注明出处;
转载请注明源思路来自于左程云老师的《程序员代码面试指南》。