LEETCODE刷题-138.随机链表的复制

一，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]]

二，解题思路

创建一个哈希表，两次遍历链表。

1. 创建哈希映射：使用 unordered_map hmap 来存储原链表节点和新链表节点之间的映射关系。

2. 复制每个节点的值：第一个 while 循环遍历原链表，为每个节点创建一个新的节点，并将其插入到 hmap 中。新节点的值与原节点的值相同，next 和 random 指针初始化为 nullptr。

   cpp

   Node *p = head;
   while (p) {
       hmap.insert({p, new Node(p->val)});
       p = p->next;
   }

3. 复制 next 和 random 指针：第二个 while 循环再次遍历原链表，使用 hmap 来设置新节点的 next 和 random 指针。对于每个节点，新节点的 next 指针指向原节点 next 所指向的新节点，新节点的 random 指针指向原节点 random 所指向的新节点。

   cpp

   p = head;
   while (p) {
       hmap[p]->next = hmap[p->next];
       hmap[p]->random = hmap[p->random];
       p = p->next;
   }

4. 返回新链表的头节点：最后，函数返回新链表的头节点，即 hmap[head]。

   cpp

   return hmap[head];

这个函数的关键在于使用 unordered_map 来存储原节点和新节点之间的映射关系，这样在复制 next 和 random 指针时可以轻松地引用对应的新节点。

请注意，这段代码假设 Node 结构体定义如下：

cpp复制

struct Node {
    int val;
    Node *next;
    Node *random;
    Node(int x) : val(x), next(nullptr), random(nullptr) {}
};

这个 Node 结构体包含一个整数值 val，两个指针 next 和 random，以及一个构造函数来初始化节点。在实际应用中，你需要确保适当地管理内存，避免内存泄漏。

三，代码实现

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        unordered_map<Node*, Node*> hmap;
        Node* p = head;
        while(p)
        {
            hmap.insert({p, new Node(p->val)});
            p = p->next;
        }

        p = head;
        while(p)
        {
            hmap[p]->next = hmap[p->next];
            hmap[p]->random = hmap[p->random];
            p = p->next;
        }
        return hmap[head];
    }
};