題目：一個鏈表的每個節點，有一個指向next指針指向先一個節點，還有一個random指針指向這個鏈表的一個隨機節點或者NULL，現在要求實現複製這個複雜的鏈表，返回複製後的新鏈表。
複雜鏈表的結構
template<class T>
struct ComplexNode
{
public:
ComplexNode(const T& data)
:_data(data)
,_next(NULL)
,_random(NULL)
{}
public:
T _data;//數據
ComplexNode* _next;//指向下一個節點
ComplexNode* _random;//指向隨機節點（可以是鏈表中的任意節點或者空）
};
思路分析：
看到這道題目時，最常規的思路就是，要分成兩步。首先要複製原來單鏈表上的每一個結點並且連接起來。最後將單鏈表的random指針更改。
更改random的時候有兩種解決方法：
1）更改每個結點的時候都記錄下該結點的位置，即第幾個，通過計數器更改。
對一個含有n個結點的鏈表，由於定位每個結點的_random，都需要從鏈表頭結點開始經過O(n)步才能找到，因此這種方法的總時間複雜度是O(n2)。
評價：時間複雜度太太。
2）由於上述方法的時間主要花費在定位結點的_random上面，我們試着在這方面去做優化。這裏我們對<N，N’>的配對信息放到一個哈希表中。設置複製鏈表上每個結點的_random。如果在原始鏈表中結點N的_random指向結點S，那麼在複製鏈表中，對應的N’應該指向S’。由於有了哈希表，我們可以用O(1)的時間根據S找到S’。
評價：用空間換時間，以O(n)的空間消耗實現了O(n)的時間效率。
接着我們來換一種思路，在不用輔助空間的情況下實現O(n)的時間效率。第三種方法的第一步仍然是根據原始鏈表的每個結點N，創建對應的N’。這一次，我們把新創建的每個結點N’鏈接在原先結點N的後面。
最後，將整個鏈表拆分成原始鏈表和拷貝出的鏈表。
實現代碼：
template<class T>
struct ComplexNode
{
public:
ComplexNode(const T& data)
:_data(data)
,_next(NULL)
,_random(NULL)
{}
public:
T _data;//數據
ComplexNode* _next;//指向下一個節點
ComplexNode* _random;//指向隨機節點（可以是鏈表中的任意節點或者空）
};
template<class T>
void CloneListNode(ComplexNode<T>* pHead)//複製鏈表節點並連接在該節點的後邊
{
if (pHead)//鏈表不爲空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
ComplexNode<T>* NewNode = new ComplexNode<T>(cur->_data);
NewNode->_next = cur->_next;
cur->_next = NewNode;
cur = NewNode->_next;//下一個未被複制的節點
}
}
}
template<class T>
void ConnectionNode(ComplexNode<T>* pHead)//更新新節點的隨機指針
{
if (pHead)//鏈表不爲空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
ComplexNode<T> * Random = cur->_random;//隨機節點
if (Random)//隨機節點可能爲空
{
Random = cur->_random;
cur->_next->_random = Random->_next;//將隨機指針複製
}
cur = cur->_next->_next;//節點向後移動
}
}
}
template<class T>
ComplexNode<T>* ReconnectNodes(ComplexNode<T>* pHead)//將原來鏈表產分爲兩個
{
ComplexNode<T>* newHead = NULL;
ComplexNode<T>* first = pHead;//原來的鏈表
ComplexNode<T>* second = newHead;//新的鏈表
if (pHead!=NULL)//鏈表不爲空
{
newHead = first->_next;
second = newHead;
first = first->_next;
}
while (first)//遍歷鏈表
{
second->_next = first->_next;
second = second->_next;
if (second)//防止空指針的引用
{
first->_next = second->_next;
}
first = first->_next;
}
return newHead;
}
template<class T>
ComplexNode<T>* CopyList(ComplexNode<T>* pHead)
{
if (pHead)//鏈表不爲空
{
CloneListNode(pHead);//克隆節點並且連在該節點的後邊
ConnectionNode(pHead);//連接
ComplexNode<T>* NewHead = ReconnectNodes(pHead);//拆分
return NewHead;
}
return NULL;
}創建複雜的鏈表
template<class T>
void CreateList(ComplexNode<T>* &pHead)//複雜鏈表的建立
{
ComplexNode<T> *Node1 = new ComplexNode<T>('A');
ComplexNode<T> *Node2 = new ComplexNode<T>('B');
ComplexNode<T> *Node3 = new ComplexNode<T>('C');
ComplexNode<T> *Node4 = new ComplexNode<T>('D');
ComplexNode<T> *Node5 = new ComplexNode<T>('E');
pHead = Node1;
Node1->_next = Node2;
Node2->_next = Node3;
Node3->_next = Node4;
Node4->_next = Node5;
Node1->_random = Node3;
Node2->_random = Node4;
Node3->_random = Node5;
Node4->_random = Node1;
Node5->_random = Node2;
}打印複雜鏈表
template<class T>
void PrintList(ComplexNode<T>* pHead)//打印複雜鏈表
{
if (pHead)//鏈表不爲空
{
ComplexNode<T> * cur = pHead;
while (cur)
{
cout << "(" << cur->_data << " " << cur->_random->_data << ")" << "->";
//注意隨機指針可能爲空，不指向任何數據，此時會導致空指針的簡引用，此處爲了測試效果，所以複雜鏈表中沒有指向空指針
cur = cur->_next;
}
cout<<"over" << endl;
}
}測試函數
template<class T>
void test()
{
ComplexNode<T>* _head;
CreateList(_head);
cout << "原來的鏈表:";
PrintList(_head);
cout << "複製的鏈表:";
PrintList(CopyList(_head));
}測試結果：
