35. 复杂链表的复制

剑指 Offer 35. 复杂链表的复制

138.随机链表的复制

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 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 。

注意：本题与主站 138 题相同：https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/

解题思路

我们假设原链表如下图所示，为了图简洁清晰，我们简化了示例1中的图，只让13和11的random不为空，此外不管是next指针还是random指针，指向空的均未画出，红色表示random指针。

第一步： 我们可以将每个节点都先复制一遍（此时复制时，random指针暂时不管），并接在原节点和其下一个节点的中间，如下图：

第二步： 复制random节点，遍历原链表的每一个节点，让p.next.random = p.random.next;如图中蓝色的13节点，当执行p.next.random = p.random.next后，就是绿色的13节点的random指针指向了绿色的7节点，也即完成了一个节点的random指针的复制，后面的节点以此类推。

第三步： 分开两个链表，并将原链表还原。

Java代码

/*
// 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;

        //第一步：复制每个节点，并插在原节点和其下一个节点之间
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            Node copy = new Node(cur.val);
            copy.next = cur.next;
            cur.next = copy;
            cur = cur.next.next;;
        }

        //第二步：复制random指针
        cur = head;
        while(cur != null ){
            if(cur.random != null){
                 cur.next.random = cur.random.next;
            }
            cur = cur.next.next;
        }

        //第三步：分开两个链表，并将原链表还原。
        Node dummy = new Node(-1);//复制链表的虚拟头节点
        Node help = dummy;//辅助建立复制的链表
        cur = head;
        while(cur != null){
            help.next = cur.next;
            help = help.next;
            cur.next = cur.next.next;
            cur = cur.next;
        }

        return dummy.next;
    }
}

解题思路二

1. 先复制主链表结构，并在遍历的过程中用map记录下原链表节点与新链表节点的映射关系
2. 这样第二次遍历原链表时，可以找到原链表节点的Random指向哪个节点，而这个节点同样会映射到新链表的某个节点
3. 从而就可以知道新链表的Random节点应该指向哪里了

Go代码

/**
 * Definition for a Node.
 * type Node struct {
 *     Val int
 *     Next *Node
 *     Random *Node
 * }
 */

func copyRandomList(head *Node) *Node {
    // 先复制主链表结构，并在遍历的过程中用map记录下原链表节点与新链表节点的映射关系
    // 这样第二次遍历原链表时，可以找到原链表节点的Random指向哪个节点，这个节点同样会映射到新链表的某个节点
    // 从而就可以知道新链表的Random节点应该指向哪里了
    if head == nil {
        return nil
    }
    m := make(map[*Node]*Node)
    dummy := &Node{}
    cur := dummy
    h := head
    for h != nil {
        newNode := &Node{Val:h.Val}
        cur.Next = newNode
        // 记录映射关系
        m[h] = newNode
        cur = cur.Next
        h = h.Next
    }

    // 完成新链表各节点的random节点指向
    // 原链表每个节点都可以映射到新链表某个节点，故遍历原链表，找到新链表各节点，完成Random的连接
    cur = head
    for cur != nil {
        newNode := m[cur]
        newNodeRandom := m[cur.Random]
        newNode.Random = newNodeRandom
        cur = cur.Next
    }

    return dummy.Next
}