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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。

示例 1：

[HTML_REMOVED]

[HTML_REMOVED]

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：

[HTML_REMOVED]

[HTML_REMOVED]

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

[HTML_REMOVED]

[HTML_REMOVED]

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。

提示：

• 0 <= n <= 1000
• -10000 <= Node.val <= 10000
• Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。

题解：

法一：

使用哈希表维护原链表节点和新链表节点之间的映射，从前往后遍历，依次连接即可。

时间复杂度：$O(n)$

额外空间复杂度：$O(n)$

/*
// 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:
    unordered_map<Node*, Node*> hash;
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if ( !head ) return NULL;
        Node *new_head = new Node( head->val );
        hash[head] = new_head;
        while ( head->next ) {
            if ( !hash.count( head->next ) )
                hash[head->next] = new Node(head->next->val);
            hash[head]->next = hash[head->next];
            if ( head->random ) {
                if ( !hash.count(head->random) )
                    hash[head->random] = new Node(head->random->val);
                hash[head]->random = hash[head->random];
            }
            head = head->next;
        }
        if ( head->random && !hash.count(head->random) )
            hash[head->random] = new Node(head->random->val);
        hash[head]->random = hash[head->random];
        return new_head;
    }
};
/*
时间：4ms，击败：99.39%
内存：10.9MB，击败：97.48%
*/

法二：

• 将原来的链表的节点重新复制一份，接在原链表节点后面
• 将新节点的 random 改为 random->next，即更改为原节点的下一个节点
• 将新的链表拆分开

时间复杂度：$O(n)$

额外空间复杂度：$O(1)$

/*
// 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) {
        if ( !head ) return NULL;
        Node *p = head, *new_node = NULL;
        while ( p ) {
            new_node = new Node(p->val, p->next, p->random);
            p->next = new_node;
            p = new_node->next;
        }
        p = head;
        while ( p ) {
            if ( p->next->random )
                p->next->random = p->next->random->next;
            p = p->next->next;
        }
        Node *new_head = head->next, *q = NULL;
        p = head;
        while ( p ) {
            q = p->next;
            p->next = q->next;
            p = p->next;
            if ( p )
                q->next = p->next;
        }
        return new_head;
    }
};
/*
时间：8ms，击败：95.71%
内存：11MB，击败：94.85%
*/