LeetCode 138. 复制带随机指针的链表

原题链接

难度：$middle$

题目描述

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 $[val,rando{m}_{i}ndex]$ 表示：

• $val$：一个表示 $Node.val$ 的整数。
• $rando{m}_{i}ndex$：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]]

提示：

• $0<=n<=1000$
• $-10^4<=Node.val<=10^4$
• $Node.random$ 为 $null$ 或指向链表中的节点。

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算法

(哈希表) $O(n)$

1. 给链表中每一个节点复制一个新的节点，节点的位置就在当前节点的 next 指针下。
2. 把原链表中的 random 指针关系复制到 新的链表上。
3. 拆分链表，把复制的链表拆分成新的链表，就是答案。

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C++ 代码

/*
// 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) {
        //分配小弟
        for (auto p = head; p; p = p->next->next) {
            auto q = new Node(p->val);
            q->next = p->next;
            p->next = q;
        }

        //复制random
        for (auto p = head; p; p = p->next->next) {
            if (p->random) 
                p->next->random = p->random->next;
        }

        auto dummy = new Node(-1), cur = dummy;
        //拆分
        for (auto p = head; p; p = p->next) {
            auto q = p->next;
            cur = cur->next = q;
            p->next = q->next;
        }

        return dummy->next;
    }
};