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编程开发

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左右互搏

Git Repositories Unity3D GUI 通讯协议 nodejs开源项目 Unity3D逆向工具 ps软件 NFT游戏 开源音乐项目 视频编辑软件 IM React Native Chat Library Messaging server backend go服务框架 浏览器 本地硬盘作服务器 自动按键 接码平台 数据清洗 go library for git go library for android ios React Native Apps Flutter Apps 加密算法 golang logging library python数据库框架 持续集成工具/Continuous integration(CI) 压缩存储 github guis git guis Gateway Server 图床工具 爬虫工具 lua远程调试器 去中心化数据库 去中心化云存储 noserver softwares php数据库框架 无服务器模式 服务器平台 宝塔 域名租用 php框架 文档管理工具 共识机制 库管理工具 区块链平台 量化交易 数字货币资讯软件 扩容方案 Web服务器 包管理工具 Web前端框架 交易所 Wallets DAPP Root工具 通用应用层协议 数据库 开发框架 数字货币 h5引擎 开源云盘 日志统计工具 博彩 团队协作工具 外包平台 ftp工具 remote control softwares log4j与slf4j 翻墙工具VPN scripting language low level graphics library Cygwin MinGW Build Tools 格斗引擎 shader tools UML Books 版本控制软件 开源语音识别库 Physics Engines 远程控制软件 跨平台开发框架 自动测试工具 思维导图 工作流CI CD工具 局域网传输 telegram server go library for server git in go app热更 _ PM常用工具 Optical Character Recognition(OCR) Open Source Video Player Open Source Magnet Websites

数据结构与算法

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java 59

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有一个复杂链表

2014年09月04日

题目:有一个复杂链表,其结点除了有一个m_pNext指针指向下一个结点外,还有一个m_pSibling指向链表中的任一结点或者NULL。其结点的C++定义如下:

struct ComplexNode

{

int m_nValue;

ComplexNode* m_pNext;

ComplexNode* m_pSibling;

};

下图是一个含有5个结点的该类型复杂链表。图中实线箭头表示m_pNext指针,虚线箭头表示m_pSibling指针。为简单起见,指向NULL的指针没有画出。

![程序员面试题精选100题(49)-复杂链表的复制 - 何海涛 - 微软、Google等面试题](http://img.ph.126.net/5JD5Z6Yi0P0qNC5yzgFasA==/3372633170948021455.png)

请完成函数ComplexNode* Clone(ComplexNode* pHead),以复制一个复杂链表。

分析:在常见的数据结构上稍加变化,这是一种很新颖的面试题。要在不到一个小时的时间里解决这种类型的题目,我们需要较快的反应能力,对数据结构透彻的理解以及扎实的编程功底。

看到这个问题,我的第一反应是分成两步:第一步是复制原始链表上的每个链表,并用m_pNext链接起来。第二步,假设原始链表中的某节点Nm_pSibling指向结点S。由于S的位置在链表上有可能在N的前面也可能在N的后面,所以要定位N的位置我们需要从原始链表的头结点开始找。假设从原始链表的头结点开始经过s步找到结点S。那么在复制链表上结点Nm_pSiblingS’,离复制链表的头结点的距离也是s。用这种办法我们就能为复制链表上的每个结点设置m_pSibling了。

对一个含有n个结点的链表,由于定位每个结点的m_pSibling,都需要从链表头结点开始经过O(n)步才能找到,因此这种方法的总时间复杂度是O(n^2^)

由于上述方法的时间主要花费在定位结点的m_pSibling上面,我们试着在这方面去做优化。我们还是分为两步:第一步仍然是复制原始链表上的每个结点N,并创建N’,然后把这些创建出来的结点链接起来。这里我们对<NN’>的配对信息放到一个哈希表中。第二步还是设置复制链表上每个结点的m_pSibling。如果在原始链表中结点Nm_pSibling指向结点S,那么在复制链表中,对应的N’应该指向S’。由于有了哈希表,我们可以用O(1)的时间根据S找到S’

第二种方法相当于用空间换时间,以O(n)的空间消耗实现了O(n)的时间效率。

接着我们来换一种思路,在不用辅助空间的情况下实现O(n)的时间效率。第三种方法的第一步仍然是根据原始链表的每个结点N,创建对应的N’。这一次,我们把N’链接在N的后面。实例中的链表经过这一步之后变成了:

![程序员面试题精选100题(49)-复杂链表的复制 - 何海涛 - 微软、Google等面试题](http://img.ph.126.net/E7kv-ImvFpTgbN1EufepnA==/3247095331335668557.png)

这一步的代码如下:

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Clone all nodes in a complex linked list with head pHead,

// and connect all nodes with m_pNext link

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void CloneNodes(ComplexNode* pHead)

{

ComplexNode* pNode = pHead;

while(pNode != NULL)

{

ComplexNode* pCloned = new ComplexNode();

pCloned->m_nValue = pNode->m_nValue;

pCloned->m_pNext = pNode->m_pNext;

pCloned->m_pSibling = NULL;

pNode->m_pNext = pCloned;

pNode = pCloned->m_pNext;

}

}

第二步是设置我们复制出来的链表上的结点的m_pSibling。假设原始链表上的Nm_pSibling指向结点S,那么其对应复制出来的程序员面试题精选100题(49)-复杂链表的复制 -
何海涛 - 微软、Google等面试题N’N->m_pNext,同样S’也是S->m_pNext。这就是我们在上一步中把每个结点复制出来的结点链接在原始结点后面的原因。有了这样的链接方式,我们就能在O(1)中就能找到每个结点的m_pSibling了。例子中的链表经过这一步,就变成如下结构了:

![程序员面试题精选100题(49)-复杂链表的复制 - 何海涛 - 微软、Google等面试题](http://img.ph.126.net/0xnhyYg6QEGYTgFvmoPzWA==/3694922019281195112.png)

这一步的代码如下:

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Connect sibling nodes in a complex link list

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void ConnectSiblingNodes(ComplexNode* pHead)

{

ComplexNode* pNode = pHead;

while(pNode != NULL)

{

ComplexNode* pCloned = pNode->m_pNext;

if(pNode->m_pSibling != NULL)

{

pCloned->m_pSibling = pNode->m_pSibling->m_pNext;

}

pNode = pCloned->m_pNext;

}

}

第三步是把这个长链表拆分成两个:把奇数位置的结点链接起来就是原始链表,把偶数位置的结点链接出来就是复制出来的链表。上述例子中的链表拆分之后的两个链表如下:

![程序员面试题精选100题(49)-复杂链表的复制 - 何海涛 - 微软、Google等面试题](http://img313.ph.126.net/8zQEk45DnCx6VM8dROCl-Q==/3666774521610328744.png)

要实现这一步,也不是很难的事情。其对应的代码如下:

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Split a complex list into two:

// Reconnect nodes to get the original list, and its cloned list

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

ComplexNode* ReconnectNodes(ComplexNode* pHead)

{

ComplexNode* pNode = pHead;

ComplexNode* pClonedHead = NULL;

ComplexNode* pClonedNode = NULL;

if(pNode != NULL)

{

pClonedHead = pClonedNode = pNode->m_pNext;

pNode->m_pNext = pClonedNode->m_pNext;

pNode = pNode->m_pNext;

}

while(pNode != NULL)

{

pClonedNode->m_pNext = pNode->m_pNext;

pClonedNode = pClonedNode->m_pNext;

pNode->m_pNext = pClonedNode->m_pNext;

pNode = pNode->m_pNext;

}

return pClonedHead;

}

我们把上面三步合起来,就是复制链表的完整过程:

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Clone a complex linked list with head pHead

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

ComplexNode* Clone(ComplexNode* pHead)

{

CloneNodes(pHead);

ConnectSiblingNodes(pHead);

return ReconnectNodes(pHead);

}

\

本文已经收录到《剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题》一书中,有改动,书中的分析讲解更加详细。欢迎关注。

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