leecoode 138. 复制带随机指针的链表

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

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]]

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。

 方法一：深拷贝（投机取巧哈哈）

最直接的办法就是遍历一次这个链表，然后把每个节点本身，
以及它的next和它的random指针指向的节点都重新new一遍（为了达到深拷贝的目的），
最后返回新的头部节点就行了。在Java里面需要用到一个HashMap<Node, Node>这样的结构，
作为key的Node是老的Node，作为value的Node是新的Node。

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if (head == null)
            return null;
 
        Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
 
        Node cursor = head;
        while(cursor != null) {
            Node n = map.get(cursor);
            if (n == null) {
                n = new Node(cursor.val);
                map.put(cursor, n);
            }
            Node next = map.get(cursor.next);
            if (next == null && cursor.next != null) {
                next = new Node(cursor.next.val);
                map.put(cursor.next, next);
            }
            n.next = next;
            Node random = map.get(cursor.random);
            if (random == null && cursor.random != null) {
                random = new Node(cursor.random.val);
                map.put(cursor.random, random);
            }
            n.random = random;
            cursor = cursor.next;
        }
        return map.get(head);

    }
}

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head==null) return null;
        Node node = head;
        while(node!=null){
            Node temp = new Node(node.val);
            temp.next = node.next;
            node.next = temp;
            node = temp.next;
        }
        node = head;
        while(node!=null){
            if(node.random!=null) node.next.random = node.random.next;  //注意判断是否为空
            node = node.next.next;
        }
        node = head;
        Node res = head.next;
        Node temp = head.next;
        while(temp!=null&&temp.next!=null){
            node.next = temp.next;
            temp.next = node.next.next;
            node = node.next;
            temp = temp.next;
        }
        node.next = null;   //别忘了最后一个节点连接给null
        return res;

    }
}

2回溯法：

public class Solution {
  // HashMap which holds old nodes as keys and new nodes as its values.
  HashMap<Node, Node> visitedHash = new HashMap<Node, Node>();

  public Node copyRandomList(Node head) {

    if (head == null) {
      return null;
    }

    // If we have already processed the current node, then we simply return the cloned version of
    // it.
    if (this.visitedHash.containsKey(head)) {
      return this.visitedHash.get(head);
    }

    // Create a new node with the value same as old node. (i.e. copy the node)
    Node node = new Node(head.val, null, null);

    // Save this value in the hash map. This is needed since there might be
    // loops during traversal due to randomness of random pointers and this would help us avoid
    // them.
    this.visitedHash.put(head, node);

    // Recursively copy the remaining linked list starting once from the next pointer and then from
    // the random pointer.
    // Thus we have two independent recursive calls.
    // Finally we update the next and random pointers for the new node created.
    node.next = this.copyRandomList(head.next);
    node.random = this.copyRandomList(head.random);

    return node;
  }
}