随机链表的复制（C++解法）

题目

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]

C++代码

#include 
#include 
using namespace std;

//创建链表结构体
struct Node {
	int val;
	Node* next;
	Node* random;
	Node(int x) : val(x), next(nullptr), random(nullptr) {}
};

//创建哈希表保存原来的节点和相应的拷贝节点
unordered_map cachedNode;
/*
* 创建新的节点进行拷贝，使用递归得到当前节点的后继节点
，当前节点的随机指针指向的节点
*/
Node* copyRandomList(Node* head) {
	if (head == nullptr) {
		return nullptr;
	}
	if (!cachedNode.count(head)) {
		Node* headNew = new Node(head->val);
		cachedNode[head] = headNew;
		headNew->next = copyRandomList(head->next);
		headNew->random = copyRandomList(head->random);
	}
	return cachedNode[head];
}

int main() {
	Node* n1 = new Node(7);
	Node* n2 = new Node(13);
	Node* n3 = new Node(11);
	Node* n4 = new Node(10);
	Node* n5 = new Node(1);
	n1->next = n2;
	n2->next = n3;
	n3->next = n4;
	n4->next = n5;
	n5->next = nullptr;
	n1->random = nullptr;
	n2->random = n1;
	n3->random = n5;
	n4->random = n3;
	n5->random = n1;

	Node* head = n1;
	Node* headNew = copyRandomList(head);
	while (headNew) {
		cout << headNew->val << " " << headNew->random << endl;
		headNew = headNew->next;
	}
	return 0;
}

分析

对于深拷贝问题，利用回溯的方式，让每个节点的拷贝操作相互独立，并且创建哈希表保存原来的节点和相应的拷贝节点。对于当前节点，我们首先要进行拷贝，然后我们进行「当前节点的后继节点」和「当前节点的随机指针指向的节点」拷贝，拷贝完成后将创建的新节点的指针返回，即可完成当前节点的两指针的赋值。