LeetCode hot 100—随机链表的复制

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

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]]

分析

要实现对带有随机指针的链表进行深拷贝，可以使用哈希表来辅助完成。基本思路是先遍历原链表，创建新节点并将原节点和新节点的映射关系存储在哈希表中，然后再遍历一次原链表，根据哈希表中的映射关系设置新节点的 next 指针和 random 指针。

时间复杂度：O()， 是链表的长度

空间复杂度：O()

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (head == nullptr) return nullptr;
        // 用于存储原节点到新节点的映射
        std::unordered_map<Node*, Node*> nodeMap;
        // 第一次遍历，创建新节点并建立映射关系
        Node* current = head;
        while (current) {
            nodeMap[current] = new Node(current->val);
            current = current->next;
        }
        // 第二次遍历，设置新节点的 next 和 random 指针
        current = head;
        while (current) {
            if (current->next) {
                nodeMap[current]->next = nodeMap[current->next];
            }
            if (current->random) {
                nodeMap[current]->random = nodeMap[current->random];
            }
            current = current->next;
        }
        // 返回新链表的头节点
        return nodeMap[head];
    }
};