【LeetCode】133. 克隆圖

133. 克隆圖

知識點：圖；遞迴;BFS

題目描述

給你無向連通圖中一個節點的引用，請你返回該圖的深拷貝（克隆）。

圖中的每個節點都包含它的值 val（int）和其鄰居的列表（list[Node]）。

class Node {
    public int val;
    public List<Node> neighbors;
}

示例

輸入：adjList = [[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
輸出：[[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
解釋：
圖中有 4 個節點。
節點 1 的值是 1，它有兩個鄰居：節點 2 和 4 。
節點 2 的值是 2，它有兩個鄰居：節點 1 和 3 。
節點 3 的值是 3，它有兩個鄰居：節點 2 和 4 。
節點 4 的值是 4，它有兩個鄰居：節點 1 和 3 。
輸入：adjList = [[]]
輸出：[[]]
解釋：輸入包含一個空列表。該圖僅僅只有一個值為 1 的節點，它沒有任何鄰居。
輸入：adjList = []
輸出：[]
解釋：這個圖是空的，它不含任何節點。
輸入：adjList = [[2],[1]]
輸出：[[2],[1]]

解法一：深度優先(DFS)

圖的深拷貝是在做什麼，對於一張圖而言，它的深拷貝即構建一張與原圖結構，值均一樣的圖，但是其中的節點不再是原來圖節點的引用。

所以需要進行圖的遍歷，圖的遍歷有兩種方法：DFS和BFS，為了避免陷入死迴圈，需要定義一個結構來儲存我們已經遍歷過的節點，不然從1能到2，到2後又會回到1，所以使用雜湊表來儲存遍歷到的節點，key是遍歷到的節點，value是建立的克隆節點，如果遍歷過，那直接返回建立的克隆節點。

函式功能：克隆圖，其實就是建立節點，然後填充好neighbors。

1.終止條件： node==null，直接返回node；

2.該做什麼：就是建立克隆節點，然後填滿鄰居節點；所以首先判斷有沒有在map裡，有了的話證明來過了，直接返回克隆的節點就可以，沒有的話就建立節點，並且將其放入map中，然後就該填充鄰居節點了，遞迴呼叫。

3.什麼時候做，先建立節點，然後填充呼叫，先序。

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public List<Node> neighbors;
    public Node() {
        val = 0;
        neighbors = new ArrayList<Node>();
    }
    public Node(int _val) {
        val = _val;
        neighbors = new ArrayList<Node>();
    }
    public Node(int _val, ArrayList<Node> _neighbors) {
        val = _val;
        neighbors = _neighbors;
    }
}
*/
class Solution {
    Map<Node, Node> vis = new HashMap<>();
    public Node cloneGraph(Node node) {
        if(node == null) return null;
        if(vis.containsKey(node)){
            return vis.get(node);  //訪問過了就從表裡直接取出克隆的節點；
        }
        Node cloneNode = new Node(node.val, new ArrayList());
        //建立之後放到雜湊表裡；
        vis.put(node, cloneNode);
        //遍歷鄰居並更新；
        for(Node neighbor : node.neighbors){
            cloneNode.neighbors.add(cloneGraph(neighbor)); //注意鄰居節點是克節點；
        }
        return cloneNode;
    }
}

解法二：廣度優先(BFS)

和深度一樣需要有個map來判斷是否遍歷過了，使用BFS，建立一個佇列，然後將各節點依次入隊。入隊頭節點，然後取出，遍歷出隊的鄰居節點，如果沒有被訪問過，那就入隊，克隆並且新增到map中，如果訪問過了，那就更新克隆節點的鄰居節點就可以了。

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public List<Node> neighbors;
    public Node() {
        val = 0;
        neighbors = new ArrayList<Node>();
    }
    public Node(int _val) {
        val = _val;
        neighbors = new ArrayList<Node>();
    }
    public Node(int _val, ArrayList<Node> _neighbors) {
        val = _val;
        neighbors = _neighbors;
    }
}
*/
class Solution {
    public Node cloneGraph(Node node) {
        Map<Node, Node> vis = new HashMap<>();
        if(node == null) return null;
        Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(node); //首節點入隊；
        vis.put(node, new Node(node.val, new ArrayList())); //克隆節點併入表；
        while(!queue.isEmpty()){
            Node head = queue.poll();
            for(Node neighbor : head.neighbors){
                if(!vis.containsKey(neighbor)){
                    vis.put(neighbor, new Node(neighbor.val, new ArrayList()));
                    queue.add(neighbor); //依次設定訪問過併入隊；
                }
                vis.get(head).neighbors.add(vis.get(neighbor)); //新增鄰居，注意是新增的克隆的；
            }
        }
        return vis.get(node);
    }
}

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