138.复制带随机指针的链表

题目描述

昨天学习了双向链表后我知道，链表可以有双向的指针。那么可想而知，指针是可以随机（Randomly）指向的。如题：
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。

来源：力扣（LeetCode）

思路与算法

首先找到度娘，浅浅了解一下深拷贝。很显然，对于我这种小小白来讲，我不李姐。但是问题不大。大概意思就是，我们要get一个返回地址不一样，但关系一致的链表。 这个关系当然也包括random指针的指向。思考良久，我的思路是，一步一步来，我们先不考虑random，先遍历复制下链表，但是前提是，我们又必须要知道链表中random的指向，因为我们会在 新的链表中也作这样的指向。既然如此，那我们就浅写一个函数记录下random指向的结点，并让该函数的返回值是这个结点。

//找到random指向的结点返回
struct Node* xx(struct Node* head1,struct Node* head2,struct Node* aim){
    while(head1!=aim){
        head1=head1->next;
        head2=head2->next;
    }
    return head2;
}

接下来，我们再在拷贝好的链表里添加这个指针就可以了。完整代码：

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


//找到random指向的节点返回
struct Node* xx(struct Node* head1,struct Node* head2,struct Node* aim){
    while(head1!=aim){
        head1=head1->next;
        head2=head2->next;
    }
    return head2;
}

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
	if(head == NULL) return NULL;//排除空链表的情况
    struct Node *p1,*p2,*p4=head;
    p1=malloc(sizeof(struct Node));
    p2=p1;
    //遍历，拷贝，先不作random的指向
    while(p4!=NULL){
        struct Node *p3=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        p3->val=p4->val;
        p3->random=NULL;
        p1->next=p3;
        p1=p1->next;
        p4=p4->next;
    }
    p1->next=NULL;
    p4=head;
    p1=p2->next;
//再次遍历，确定random指向
    while(p4!=NULL){
        if(p4->random==NULL){
            p1->random=NULL;
        }else{
            p1->random=xx(head,p2->next,p4->random);
        }
        p1=p1->next;
        p4=p4->next;
    }
return p2->next;
}

总结

分析一下时间复杂度，已经达到O(n^n)了。此种原地解法暴力但可行（毕竟我没学过什么算法）。然后这个题我提交了15次都没过。不得不说，刚开始练题的时候，看题解是个不错的选择。它可以扩宽你的思路，题解中可能涉及到你不会的算法，那么你可以跟着去学一下。最终我的代码在参考了一些题解的情况下，终于通过了！以后学到哈希表会再来做这个题的！