算法题：复制复杂链表之空间换时间法

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 题目：复制一个复杂链表，所谓复杂链表指的是每个节点含有两个指针，一个指向单链表的下一个结点，一个指向单链表中的任意某个结点，或者该指针为空。

为了方便起见，我们将待复制的链表称为原型链表，将复制后的新链表称为复制链表，将指向下一个结点的指针定义为next指针,指向其他位置的指针定义为any指针。《剑指offer》上给出了三种解决方法：（1）常规法；（2）空间换时间法；（3）紧随复制法。书上并给出了第三种方法的实现代码。这里我根据书上的提示，给出第二种方法的代码。

在给出代码之前我们先理解下实现的算法思想。我们知道，如果没有any指针，我们可以很容易得完成复制任务。但是有了any指针，我们就需要考虑如何复制每一个结点的any指针。算法2给出的思想是在构建一个单链表的过程中，设置复制结点与原型结点的一一映射关系，这样在创建完新的单链表之后，我们可以通过原型结点的any指针指向的结点位置，通过查询映射表来获得复制结点的any指针的指向，显然我们可以用hash表或者其他具有映射思想的数据结构，如红黑树。在C++STL中，我们可以采用map容器来实现这一映射。

为了更清晰地理解该复制过程，我们给出如下复杂链表：

 该复制链表的创建代码如下：

#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
struct Node
{
	int value;
	Node* next;
	Node* any;//指向某个结点
	Node(int v):value(v),any(NULL),next(NULL){}
};
/*创建一个链表，1->2->3->4->5->6->7*/
Node* CreateList()//创建一个单链表
{
   Node *head;
   Node *n1=new Node(1);
   Node *n2=new Node(2);
   Node *n3=new Node(3);
   Node *n4=new Node(4);
   Node *n5=new Node(5);
   Node *n6=new Node(6);
   Node *n7=new Node(7);
   head=n1;
   n1->next=n2;
   n1->any=n3;
   n2->next=n3;
   n2->any=n4;
   n3->next=n4;
   n4->next=n5;
   n5->any=n7;
   n5->next=n6;
   n6->next=n7;
   n7->next=NULL;
   return head;
}
void FreeList(Node *head)//将链表空间释放
{
	if(head==NULL)
	{
		return ;
	}
	else
	{
		Node *temp=head->next;
		delete head;
		head=temp;
		FreeList(head);
	}
}
void VisitList(Node *head)//遍历链表中的元素,用递归的方法遍历
{
	if(!head) return ;
	Node *p=head;
	while(p)
	{
		cout<<"("<<p->value;
		if(p->any)
		{
			cout<<","<<p->any->value<<")";
		}
		else
		{
			cout<<",nil)";
		}
		if(p->next)
		{
			cout<<"->";
		}
		p=p->next;
	}
	cout<<endl;
}

  复制复杂链表的实现代码如下：

Node *Clone(Node *head)//用hash法保存any指针
{
	if(head==NULL)return NULL;
	Node *p=head;//p用于扫描原链表
	Node *head1=NULL,*p1=NULL;//head1指向复制链表,p1用于扫描复制链表
	map<Node*,Node*>m;
	while(p)//依次复制将结点值和next指针
	{
		if(!head1)
		{
			p1=new Node(p->value);
			head1=p1;
		}
		else
		{
			p1->next=new Node(p->value);
			p1=p1->next;
		}
		m[p]=p1;//建立原结点与新结点直接的映射关系
		p=p->next;
	}
	p=head;
	p1=head1;
	while(p)//依次复制每个结点的any指针
	{
		p1->any=m[p->any];
		p=p->next;
		p1=p1->next;
	}
	return head1;
}

 测试代码如下：

int main()
{
	Node *head=CreateList();
	cout<<"原链表输出为:";
	VisitList(head);
	Node *head1=Clone(head);
	cout<<"复制链表输出为:";
	VisitList(head1);
	FreeList(head);//释放链表空间
	return 0;
}

测试结果如下：

参考资料------------《剑指offer》

算法题：复制复杂链表之空间换时间法,布布扣,bubuko.com