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LeetCode 138. 复制带随机指针的链表

1 题目描述

• 题目链接：138. 复制带随机指针的链表

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例1：

输入： head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出： [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例2：

输入： head = [[1,1],[2,1]]
输出： [[1,1],[2,1]]

示例3：

输入： head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出： [[3,null],[3,0],[3,null]]

2 思路

• 迭代+链表拆分
  1. 遍历原链表，复制每一个节点，并将新节点连在原节点之后，即 node->next = new_node.
  2. 重新遍历链表，并根据原链表的 random 指向修改复制节点的 random 指针。具体的实现方法是： node->next->random = node->random->next .这里 node 指原链表的节点，node->next 为复制节点，node->random 指向原链表的节点的 random 节点，而对应的，node->random->next 则为复制节点 node->next 的 random 节点。
  3. 遍历整个链表，将当前遍历的节点的 next 节点存储下来，然后将当前节点的 next 指向下下个节点，从而实现两个链表的拆分。

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head) return head;

        Node *cur = head;
        while(cur){
            Node *node = new Node(cur->val);//将所复制的节点连在原链表对应节点的后边
            node->next = cur->next;
            cur->next = node;
            cur = cur->next->next;
        }
        cur = head;
        while(cur){                         //按照原链表的random指针修改复制链表的random指向
            if(cur->random){
                cur->next->random = cur->random->next;
            }else{
                cur->next->random = nullptr;
            }
            cur = cur->next->next;
        }
        Node *newHead = head->next;
        cur = head;
        while(cur && cur->next){
            Node *next = cur->next;         //拆分链表并还原两个链表
            cur->next = next->next;
            cur = next;
        }
        return newHead;
    }
};

• 回溯+哈希
  1. 创建一个 Key 为 Node 节点，val 为 Node 节点的 map.
  2. 遍历链表，复制当前节点并将当前节点作为 key， 而新节点作为 val 插入 map 中.
  3. 复制完链表后，遍历链表，按照 map 中的关系，将复制原链表的 random 指向。

class Solution {
public:
    map<Node*, Node*> m;
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head) return nullptr;
        
        if(m.count(head)){
            return m[head];
        }
        Node *addNode = new Node(head->val);
        m[head] = addNode;
        addNode->next = copyRandomList(head->next);
        addNode->random = copyRandomList(head->random);   
        return addNode;
    }