复杂链表的复制

题目：一个链表的每个节点，有一个指向next指针指向先一个节点，还有一个random指针指向这个链表的一个随机节点或者NULL，现在要求实现复制这个复杂的链表，返回复制后的新链表。
复杂链表的结构

思路分析：
看到这道题目时，最常规的思路就是，要分成两步。首先要复制原来单链表上的每一个结点并且连接起来。最后将单链表的random指针更改。

更改random的时候有两种解决方法：

1）更改每个结点的时候都记录下该结点的位置，即第几个，通过计数器更改。
对一个含有n个结点的链表，由于定位每个结点的_random，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(n2)。
评价：时间复杂度太太。

2）由于上述方法的时间主要花费在定位结点的_random上面，我们试着在这方面去做优化。这里我们对<N，N’>的配对信息放到一个哈希表中。设置复制链表上每个结点的_random。如果在原始链表中结点N的_random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’。
评价：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，我们把新创建的每个结点N’链接在原先结点N的后面。
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最后，将整个链表拆分成原始链表和拷贝出的链表。
实现代码：
[code]template<class T>
struct ComplexNode
{
public:
ComplexNode(const T& data)
:_data(data)
,_next(NULL)
,_random(NULL)
{}
public:
T _data;//数据
ComplexNode* _next;//指向下一个节点
ComplexNode* _random;//指向随机节点（可以是链表中的任意节点或者空）
};

template<class T>
void CloneListNode(ComplexNode<T>* pHead)//复制链表节点并连接在该节点的后边
{
if (pHead)//链表不为空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
ComplexNode<T>* NewNode = new ComplexNode<T>(cur->_data);
NewNode->_next = cur->_next;
cur->_next = NewNode;
cur = NewNode->_next;//下一个未被复制的节点
}
}
}

template<class T>
void ConnectionNode(ComplexNode<T>* pHead)//更新新节点的随机指针
{
if (pHead)//链表不为空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
ComplexNode<T> * Random = cur->_random;//随机节点

if (Random)//随机节点可能为空
{
Random = cur->_random;
cur->_next->_random = Random->_next;//将随机指针复制
}

cur = cur->_next->_next;//节点向后移动
}
}
}

template<class T>
ComplexNode<T>* ReconnectNodes(ComplexNode<T>* pHead)//将原来链表产分为两个
{
ComplexNode<T>* newHead = NULL;
ComplexNode<T>* first = pHead;//原来的链表
ComplexNode<T>* second = newHead;//新的链表

if (pHead!=NULL)//链表不为空
{
newHead = first->_next;
second = newHead;
first = first->_next;
}

while (first)//遍历链表
{

second->_next = first->_next;
second = second->_next;

if (second)//防止空指针的引用
{
first->_next = second->_next;
}
first = first->_next;

}

return newHead;
}

template<class T>
ComplexNode<T>*  CopyList(ComplexNode<T>* pHead)
{
if (pHead)//链表不为空
{
CloneListNode(pHead);//克隆节点并且连在该节点的后边
ConnectionNode(pHead);//连接
ComplexNode<T>* NewHead = ReconnectNodes(pHead);//拆分
return NewHead;
}
return NULL;
}

创建复杂的链表

打印复杂链表
template<class T>

void PrintList(ComplexNode<T>* pHead)//打印复杂链表
{

if (pHead)//链表不为空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
cout << ]测试函数
template<class T>
void test()
{
ComplexNode<T>* _head;
CreateList(_head);
cout << "原来的链表:";
PrintList(_head);
cout << "复制的链表:";
PrintList(CopyList(_head));
}

测试结果：
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