leecode 解题总结:138. Copy List with Random Pointer

本文介绍了一种解决带有随机指针链表的深拷贝问题的方法。通过在原链表节点后插入新节点,并调整随机指针指向,最后分离得到完整的新链表。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;
/*
问题:
A linked list is given such that each node contains an additional random pointer which could point to any node in the list or null.

Return a deep copy of the list.

分析:问题的难点在于那些随意指向的结点也是链表中的某个结点,但是如果拷贝的时候,你新建结点,你不知道任意结点
后续指向哪个结点。
必须要先根据next的指向,把标准链表建立起来,但是就算直接建立好,你不知道随意的结点指向是哪一个。
难道直接将新生成的结点替换掉原有链表中的结点。还是用原链表的结点指向新链表的结点。
可以将新生成每个结点插入到当前结点的后面
比如对于链表:1->2->3
原本要生成的链表是:T1->T2->T3
现在将Ti插入到第i个结点后面,变成1->T1->2->T2->3->T3,
假设结点p是原始链表中任意一个结点,我们只需要使得p->next->random=p->random->next,即可
然后p=p->next->next即可
拷贝完成后,然后将新的链表从复合链表中剥离出来
p=head; p=p->next->next
Node* newP=p->next;nextNewP=p->next;然后newP->next=nextNewP;newP=nextNewP
即可

输入:
5(结点元素个数)
1 2 3 4 5
2 3 4 0 1

5
1 2 3 4 5
2 3 4 0 -1
输出:
1 2 3 4 5(链表正常遍历结果)
3 4 5 1 2(链表随意结点遍历结果)

1 2 3 4 5
3 4 5 1 NULL

关键:
1 在标准链表每一个结点之后插入新生成的结点,
假设结点p是原始链表中任意一个结点,我们只需要使得p->next->random=p->random->next,即可
然后p=p->next->next即可
拷贝完成后,然后将新的链表从复合链表中剥离出来
p=head; p=p->next->next
Node* newP=p->next;nextNewP=p->next;然后newP->next=nextNewP;newP=nextNewP
*/

struct RandomListNode {
    int label;
     RandomListNode *next, *random;
     RandomListNode(int x) : label(x), next(NULL), random(NULL) {}
};
class Solution {
public:
    RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {
        if(!head)
		{
			return NULL;
		}
		RandomListNode* node = head;
		RandomListNode* nextNode = NULL;
		//将每个新的结点插入到对应结点的后面
		while(node)
		{
			RandomListNode* newNode = new RandomListNode(node->label);
			nextNode = node->next;
			node->next = newNode;
			newNode->next = nextNode;
			node = nextNode;
		}
		//建立好链表之后,接下来设置random结点指向:p->next->random = p->random->next
		node = head;
		while(node)
		{
			if(node->next)
			{
				if(node->random)
				{
					node->next->random = node->random->next;
				}
				else
				{
					node->next->random = NULL;
				}
				node = node->next->next;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
		//设定好random结点指向,现在剥离链表
		node = head;
		RandomListNode* newNode = NULL;
		RandomListNode* nextNewNode = NULL;
		//需要找到尾结点,设置尾结点为NULL
		RandomListNode* previous = NULL;
		RandomListNode* newPrevious = NULL;
		RandomListNode* newHead = NULL;
		bool isFirst = true;
		while(node)
		{
			newNode = node->next;
			newPrevious = newNode;
			if(isFirst)
			{
				newHead = newNode;
				isFirst = false;
			}
			//让原链表当前直接点,指向newNode下一个结点,如果newNode为空,结束
			if(newNode)
			{
				previous = node;
				node->next = newNode->next;
				node = newNode->next;
			}
			else
			{
				break;
			}
			if(node)
			{
				nextNewNode = node->next;
				//设置结点指向
				newNode->next= nextNewNode;
				newNode = nextNewNode;
			}
			else
			{
				break;
			}		
		}
		previous->next = NULL;
		newPrevious->next = NULL;
		return newHead;
    }
};

//第二个参数是随意指向的结点下标集合,如果出现-1,表示随意结点为NULL
RandomListNode* buildList(vector<int>& nums , vector<int>& randomNodeIndexs)
{
	if(nums.empty())
	{
		return NULL;
	}
	int size = nums.size();
	RandomListNode* root = NULL;
	RandomListNode* tail = NULL;
	vector<RandomListNode*> nodes;
	for(int i = 0 ; i < size ; i++)
	{
		if(i)
		{
			RandomListNode* node = new RandomListNode(nums.at(i));
			nodes.push_back(node);
			tail->next = node;
			tail = node;
		}
		else
		{
			root = new RandomListNode(nums.at(i));
			tail = root;
			nodes.push_back(root);
		}
	}
	//下面进行随意结点指向的构建
	int value;
	for(int i = 0 ; i < size ; i++)
	{
		value = randomNodeIndexs.at(i);
		if(value < 0 || value >= size)
		{
			nodes.at(i)->random = NULL;
		}
		else
		{
			nodes.at(i)->random = nodes.at( value );
		}
	}
	return root;
}

void deleteList(RandomListNode* head)
{
	RandomListNode* node;
	while(head)
	{
		node = head->next;
		delete head;
		head = node;
	}
}

//打印的时候我们按照第一行直接是原始链表,下面第二行是随意指向的部分,如果没有返回为空
void printList(RandomListNode* head)
{
	if(!head)
	{
		cout << "no result" << endl;
		return;
	}
	RandomListNode* tempHead = head;
	while(head)
	{
		cout << head->label << " ";
		head = head->next;
	}
	cout << endl;
	head = tempHead;
	while(head)
	{
		if(head->random)
		{
			cout << head->random->label << " ";
		}
		else
		{
			cout << "NULL " ; 
		}
		head = head->next;
	}
	cout << endl;
	head = tempHead;
}

void process()
{
	 vector<int> nums;
	 int value;
	 int num;
	 Solution solution;
	 vector<int> result;
	 vector<int> randomNodeIndexs;
	 while(cin >> num )
	 {
		 nums.clear();
		 randomNodeIndexs.clear();
		 for(int i = 0 ; i < num ; i++)
		 {
			 cin >> value;
			 nums.push_back(value);
		 }
		 for(int i = 0 ; i < num ; i++)
		 {
			 cin >> value;
			 randomNodeIndexs.push_back(value);
		 }
		 RandomListNode* head = buildList(nums , randomNodeIndexs);
		 RandomListNode* newHead = solution.copyRandomList(head);
		 //printList(head);
		 printList(newHead);
		 deleteList(head);
		 deleteList(newHead);
	 }
}

int main(int argc , char* argv[])
{
	process();
	getchar();
	return 0;
}


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