138.复制带随机指针的链表

复制带随机指针的链表

难度 中等

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。

注意：这里的random指的是节点的地址，random_index才是索引值，对于具体的地址值我们可以用一个指针指向该节点，则该指针指的就是该节点的地址

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。

解题思路：在每个原节点后面复制节点

此题的难点在于随机指针的复制，若直接取出原节点的随机指针的值进行赋值，则取出的为地址，那么复制的节点随机指针指的就是同一地址，指的就是原链表的节点了，所以不能直接取出进行复制。我们可以根据链表节点的关系，定义指针来进行指向

1. 在每个原节点后面复制原节点构成新的链表（A—>A’–>B–>B’–>C–>C’）
2. 对新的链表进行遍历，并进行随机指针的指向复制。定义指针p指向头节点A，若p.random存在并指向B，则A’.random应指向B’，则有p.next.random指向p.random.next
3. 对链表（A—>A’–>B–>B’–>C–>C’）进行拆分，将复制的节点从原链表中拆除并串成新的链表（A’–>B’–>C’）

代码

class Node:
    def __init__(self, x, next=None, random=None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random
class Solution(object):
    def copyRandomList(self, head):
        """
        :type head: Node
        :rtype: Node
        """
        if head is None:
        	return
        p = q = head
        # 在每个原节点后面复制节点
        while head:
        	node = Node(head.val, None, None)
        	node.next = head.next
        	head.next = node
        	head = head.next.next
        # 拷贝随机指针
        while p:
        	if p.random
        		p.next.random = p.random.next
        	p = p.next.next
        # 将复制的节点从原链表中拆除
        r = Node(0, None, None)
        cur = r
        while q:
        	r.next = q.next
        	q.next = r.next.next
        	q = q.next
        	r = r.next
        return cur.next
        

至此，此题解答完毕
此题还可以用哈希表来做，等到后面的哈希表我再写