LeetCode 138 复制带随机指针的链表

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

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 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]]

示例 4：

输入：head = []
输出：[]
解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。

提示：

-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
节点数目不超过 1000 。

这道题画个图会比较好理解，做法就是在原链表中，在每个结点的后面复制一个与它相同的结点。然后，让复制的结点的random指针和被复制的结点的一样。再将原链表和复制链表分离开来。

写了两个版本的代码，区别在于一个用的while循环，一个用的for循环，用for循环会比较简洁。还有就是在分离操作的时候，一个用了双指针，有点繁琐，但是很好想啦。其实用一个指针就可以完成分离操作，但要定义一个dummy虚拟头结点。

c++代码如下：

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head) return head;
        auto p = head;
        while(p){
            auto q = new Node(p->val);
            q->next = p->next;
            p->next = q;
            p = q->next;
        }
        auto k = head;
        while(k){
            if(k->random) k->next->random = k->random->next;
            k = k->next->next;
        }
        auto copy = head->next;
        auto a = head, b = head->next->next; 
        while(b){
            a->next->next = b->next;
            a->next = b;
            a = b;
            b = b->next->next;
        }
        a->next = b;
        return copy;
    }
};

更简洁、更妙的解法如下：

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head) return head;
        for(auto p = head; p; p = p->next->next){
            auto q = new Node(p->val);
            q->next = p->next;
            p->next = q;
        }
        
        for(auto k = head; k; k = k->next->next){
            if(k->random) k->next->random = k->random->next;
        }
        auto dummy = new Node(-1);
        auto cur = dummy;
        for(auto p = head; p;p = p->next){
            cur->next = p->next;
            p->next = cur->next->next;
            cur = cur->next;
        }

        return dummy->next;
    }
};