给你无向 连通 图中一个节点的引用,请你返回该图的 深拷贝(克隆)。

图中的每个节点都包含它的值 val(int) 和其邻居的列表(list[Node])。

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

测试用例格式:

简单起见,每个节点的值都和它的索引相同。例如,第一个节点值为 1(val = 1),第二个节点值为 2(val = 2),以此类推。该图在测试用例中使用邻接列表表示。

邻接列表 是用于表示有限图的无序列表的集合。每个列表都描述了图中节点的邻居集。

给定节点将始终是图中的第一个节点(值为 1)。你必须将 给定节点的拷贝 作为对克隆图的引用返回。

示例 1:

133. Clone Graph 克隆图_深拷贝
输入:adjList = [[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
输出:[[2,4],[1,3],[2,4],[1,3]]
解释:
图中有 4 个节点。
节点 1 的值是 1,它有两个邻居:节点 2 和 4 。
节点 2 的值是 2,它有两个邻居:节点 1 和 3 。
节点 3 的值是 3,它有两个邻居:节点 2 和 4 。
节点 4 的值是 4,它有两个邻居:节点 1 和 3 。

示例 2:
133. Clone Graph 克隆图_C_02
输入:adjList = [[]]
输出:[[]]
解释:输入包含一个空列表。该图仅仅只有一个值为 1 的节点,它没有任何邻居。

示例 3:

输入:adjList = []
输出:[]
解释:这个图是空的,它不含任何节点。

示例 4:

133. Clone Graph 克隆图_深拷贝_03

输入:adjList = [[2],[1]]
输出:[[2],[1]]

提示:

  1. 节点数不超过 100 。
  2. 每个节点值 Node.val 都是唯一的,1 <= Node.val <= 100。
  3. 无向图是一个简单图,这意味着图中没有重复的边,也没有自环。
  4. 由于图是无向的,如果节点 p 是节点 q 的邻居,那么节点 q 也必须是节点 p 的邻居。
  5. 图是连通图,你可以从给定节点访问到所有节点。

DFS

题目只给了我们一个节点的引用,因此为了知道整张图的结构以及对应节点的值,我们需要从给定的节点出发,进行「图的遍历」,并在遍历的过程中完成图的深拷贝。

为了避免在深拷贝时陷入死循环,我们需要理解图的结构。对于一张无向图,任何给定的无向边都可以表示为两个有向边,即如果节点 A 和节点 B 之间存在无向边,则表示该图具有从节点 A 到节点 B 的有向边和从节点 B 到节点 A 的有向边。

为了防止多次遍历同一个节点,陷入死循环,我们需要用一种数据结构记录已经被克隆过的节点。

Code

class Solution:
	def __init__(self):
		self.visited = {}

	def cloneGraph(self, node: 'Node') -> 'Node':
		if not node:
			return node

		if node in self.visited:
			return self.visited[node]

		cloneNode = Node(node.val, [])
		self.visited[node] = cloneNode
		if node.neighbors:
			cloneNode.neighbors = [self.cloneGraph(n) for n in node.neighbors]
		return cloneNode

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N)O(N)O(N),其中 NNN 表示节点数量。深度优先搜索遍历图的过程中每个节点只会被访问一次。

  • 空间复杂度:O(N)O(N)O(N)。存储克隆节点和原节点的哈希表需要 O(N)O(N)O(N) 的空间,递归调用栈需要 O(H)O(H)O(H) 的空间,其中 HHH 是图的深度,经过放缩可以得到 O(H)=O(N)O(H) = O(N)O(H)=O(N),因此总体空间复杂度为 O(N)O(N)O(N)