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133. 克隆图

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 valint)和其邻居的列表(list[Node])。

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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:

0133 1 clone graph question
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:

0133 2 graph
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。

提示:

  • 这张图中的节点数在 [0, 100] 之间。

  • 1 <= Node.val <= 100

  • 每个节点值 Node.val 都是唯一的,

  • 图中没有重复的边,也没有自环。

  • 图是连通图,你可以从给定节点访问到所有节点。

思路分析

这道题可以使用类似 138. Copy List with Random Pointer 的解法来求解。

  • 一刷

  • 二刷

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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2020-02-10 00:22
 */
// Definition for a Node.
static class Node {
    public int val;
    public List<Node> neighbors;

    public Node() {
        val = 0;
        neighbors = new ArrayList<>();
    }

    public Node(int _val) {
        val = _val;
        neighbors = new ArrayList<>();
    }

    public Node(int _val, ArrayList<Node> _neighbors) {
        val = _val;
        neighbors = _neighbors;
    }
}

/**
 * Runtime: 28 ms, faster than 34.86% of Java online submissions for Clone Graph.
 * Memory Usage: 38.8 MB, less than 5.88% of Java online submissions for Clone Graph.
 */
public Node cloneGraphDfs(Node node) {
    Map<Node, Node> dict = new HashMap<>();
    return dfs(node, dict);
}

private Node dfs(Node node, Map<Node, Node> dict) {
    if (Objects.isNull(node)) {
        return null;
    }
    if (dict.containsKey(node)) {
        return dict.get(node);
    }
    Node clone = new Node(node.val, new ArrayList<>(node.neighbors.size()));
    dict.put(node, clone);
    for (Node n : node.neighbors) {
        clone.neighbors.add(dfs(n, dict));
    }
    return clone;
}

/**
 * Runtime: 26 ms, faster than 47.60% of Java online submissions for Clone Graph.
 * Memory Usage: 39.3 MB, less than 5.88% of Java online submissions for Clone Graph.
 */
public Node cloneGraph(Node node) {
    if (Objects.isNull(node)) {
        return null;
    }
    Map<Node, Node> dict = new HashMap<>();
    dict.put(node, new Node(node.val, new ArrayList<>(node.neighbors.size())));
    Deque<Node> deque = new LinkedList<>();
    deque.addLast(node);
    while (!deque.isEmpty()) {
        Node curr = deque.removeFirst();
        for (Node n : curr.neighbors) {
            if (!dict.containsKey(n)) {
                dict.put(n, new Node(n.val, new ArrayList<>(n.neighbors.size())));
                deque.addLast(n);
            }
            dict.get(curr).neighbors.add(dict.get(n));
        }
    }

    return dict.get(node);
}
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2025-06-05 09:36:00
 */
public Node cloneGraph(Node node) {
  if (node == null) {
    return null;
  }
  Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
  return dfs(node, map);
}

private Node dfs(Node node, Map<Node, Node> map) {
  if (node == null) {
    return null;
  }
  if (map.containsKey(node)) {
    return map.get(node);
  }
  Node newNode = new Node(node.val);
  map.put(node, newNode);
  for (Node neighbor : node.neighbors) {
    newNode.neighbors.add(dfs(neighbor, map));
  }
  return newNode;
}