LeetCode: 138. 复制带随机指针的链表(中等)[DFS, 迭代]_复制含有随机指针节点的链表 leetcode-优快云博客

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题目描述

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。

题解

题解1: DFS

将链表想象成一张图。链表中每个节点都有 2 个指针（图中的边）。因为随机指针给图结构添加了随机性，所以我们可能会访问相同的节点多次，这样就形成了环。

当我们遍历到某个点时，如果我们已经有了当前节点的一个拷贝，我们不需要重复进行拷贝。
如果我们还没拷贝过当前节点，我们创造一个新的节点，并把该节点放到已访问字典中
整体代码入下

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution {
private:
    unordered_map<Node*, Node*> mp;
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {//DFS
        if(head == nullptr) return nullptr;
        if(mp.count(head)) return mp[head];
        Node* root = new Node(head->val);
        mp[head] = root;
        root->next = copyRandomList(head->next);
        root->random = copyRandomList(head->random);
        return root;
    }
};

复杂度分析

时间复杂度：O(N)，其中 N 是链表中节点的数目。
空间复杂度：O(N) 。

题解二: 迭代

第一次遍历原链表拷贝其值和next指针,并记录进map,再次遍历原链表,拷贝其random指针,此时map中肯定存在其random指针.
我们要将map[it]->random指向it->random对应的新节点. 即：
map[it]->random = map[it->random];

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution{
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {//iteration
        if( head == nullptr ){
            return head;
        }
        unordered_map< Node*,Node* > map;
        Node* newhead = new Node( head->val );
        map[head] = newhead;
        auto pre = newhead;
        for(auto it = head->next ; it!=nullptr ; it = it->next ){
            Node* cur = new Node( it->val );
            map[it] = cur;
            pre->next = cur;
            pre = cur;
        }
        for(auto it = head ; it!=nullptr ; it = it->next ){
            map[it]->random = map[it->random];
        }
        return newhead;
    }
};