【LeetCode-链表】复制带随机指针的链表

题目描述

给定一个链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

要求返回这个链表的 深拷贝。

我们用一个由 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 。

示例：

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]]

题目链接： https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/

思路1

分 3 步：
第 1 步，复制链表中的每个节点并放在该节点的后面

我们发现：

• 原节点 1 的随机指针指向原节点 3，新节点 1 的随机指针指向的是原节点 3 的next；
• 原节点 3 的随机指针指向原节点 2，新节点 3 的随机指针指向的是原节点 2 的next；

也就是也就是，原节点 i 的随机指针(如果有的话)，指向的是原节点 j，那么新节点 i 的随机指针，指向的是原节点 j 的 next；
所以，第 2 步就是遍历链表，假设当前结点为 cur，则 cur->next->random = cur->random->next（如果 cur->random!=nullptr）；

第 3 步就是把 2 个链表分开

/*
// 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==nullptr) return head;

        /*第1步：将复制的节点放在当前节点后面*/
        Node* cur = head;
        while(cur!=nullptr){
            Node* copy = new Node(cur->val);
            copy->next = cur->next;
            cur->next = copy;
            cur = cur->next->next;
        }

        /*第2步：设置复制的节点的random指针*/
        cur = head;
        while(cur!=nullptr){
            if(cur->random!=nullptr) cur->next->random = cur->random->next;
            cur = cur->next->next;
        }

        /*第3步：分类两个链表*/
        Node* dummy = new Node(0);
        dummy->next = head;
        cur = dummy;
        Node* p = head;
        while(p!=nullptr){
            cur->next = p->next;
            cur = cur->next;
            p->next = cur->next;
            p = p->next;
        }
        return dummy->next;
    }
};

思路2

使用哈希表来做，哈希表为 unordered_map<Node*, Node*> hash，hash[node] = copy，也就是节点 node 对应它的拷贝 copy

因为节点和其拷贝是一一对应的，我们发现：

• hash[cur]->next 就是 hash[cur->next]；
• hash[cur]->random 就是 hash[cur->random]；

所以，我们先建立哈希表，然后遍历设置 next 和 random。

代码如下：

/*
// 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==nullptr) return head;

        unordered_map<Node*, Node*> hash;
        Node* cur = head;
        while(cur!=nullptr){
            Node* copy = new Node(cur->val);
            hash[cur] = copy;
            cur = cur->next;
        }

        cur = head;
        Node* newHead = hash[cur];
        while(cur!=nullptr){
            if(cur->next!=nullptr){
                hash[cur]->next = hash[cur->next];
            }
            if(cur->random!=nullptr){
                hash[cur]->random = hash[cur->random];
            }
            cur = cur->next;
        }
        return newHead;
    }
};

参考

https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/solution/liang-chong-shi-xian-tu-jie-138-fu-zhi-dai-sui-ji-/