【LeetCode】复制带随机指针的链表-Toy模板网

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Leetcode 138.复制带随机指针的链表

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。

【LeetCode】复制带随机指针的链表

解题思路

相信有的人还没看懂这个题目的描述。其实该题意思是 把原来链表复制一份,在不更改原链表的情况下返回拷贝链表。

这题需要对指针的操作和使用有一定的理解和熟练掌握。对链表指针控制要求非常高，一但出错就会out了.所以我们要十分的小心。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-478627.html

解题思路

拷贝节点。

假设我们现在遍历到原链表的某个节点cur，我们需要先创建一个新节点，然后将新节点插入到cur和cur.next之间。这样，原链表上的所有节点都会被拆成原节点和拷贝节点交替出现的形式。比如原来是 A -> B -> C，现在变成了 A -> A’ -> B -> B’ -> C -> C’。

控制拷贝节点的random

我们需要遍历链表将每个拷贝节点的 random 指针指向其对应的原节点random指针指向的节点的拷贝节点. 即 copy->random = cur->random->next。这里需要注意，对于原链表上的任意一个节点假设是cur，如果其 cur->random 指针指向节点，那么其拷贝节点的random指针指向的就应该是cur->random->next的拷贝节点。

举个例子，假设原链表的节点A的random指针指向了节点B，那么A的拷贝节点A’的random指针应该指向B的拷贝节点B’.

当然还有一个情况，就是当节点cur->random == NULL时，我们也应该把拷贝节点copy->random 置空

拆分链表，恢复原链表，并组成拷贝链表

我们需要将链表拆分为原链表和拷贝链表两个链表。我们可以先创建两个指针，一个指向拷贝链表的头部，一个指针来遍历记录该链表的拷贝节点.
1 . copytail指针用来遍历原链表，copyhead指向作为拷贝链表的头节点.
2 . copytail->next指向的是原链表的下一个节点，也就是下一个原节点的下一个拷贝节点，copytail每次向后移动两个位置即可遍历原链表中的原节点。

返回拷贝头节点

运行代码

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
    // 1. 拷贝节点，并将其插入到原链表对应节点的后面
    struct Node* cur = head;
    while (cur) {
        // 创建新节点
        struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val = cur->val;

        // 将新节点插入到cur和cur.next之间
        struct Node* Pnext = cur->next;
        cur->next = copy;
        copy->next = Pnext;
        
        // 指向下一个原节点或下一个拷贝节点
        cur = Pnext;
    }

    // 2. 控制拷贝节点的random
    cur = head;
    while (cur) {
        // 获取原节点的拷贝节点
        struct Node* copy = cur->next;
        // 获取下一个原节点
        struct Node* tmp = copy->next;

        // 原节点的random指针为空，拷贝节点的random指针也为空
        if (cur->random == NULL) {
            copy->random = NULL;
        }
        else {
            // 根据原节点的random指针，获取其对应的拷贝节点，将拷贝节点的random指针指向其对应的拷贝节点
            copy->random = cur->random->next;
        }

        // 移动指针
        cur = tmp;
    }

    // 3. 拆分链表，恢复原链表，并组成拷贝链表
    cur = head;
    struct Node* copyHead = NULL;
    struct Node* copyTail = NULL;
    while (cur) {
        // 获取原节点的拷贝节点
        struct Node* copy = cur->next;
        // 获取下一个原节点
        struct Node* Next = copy->next;

        // 如果是第一个被拼接的拷贝节点，其也就是新链表的头节点
        if (copyHead == NULL) {
            copyHead = copyTail = copy;
        }

        // 如果不是第一个被拼接的拷贝节点，将其拼接到新链表的尾部
        else {
            copyTail->next = copy;
            copyTail = copy;
        }

        // 将cur和copy两个链表中的相应节点分离，恢复原链表
        cur->next = Next; 
        cur = Next;		 
    }

    // 4 返回拷贝链表的头节点
    return copyHead;
}

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (!head) {
            return nullptr;
        }

        // 1. 拷贝节点，并将其插入到原链表对应节点的后面
        Node* cur = head;
        while (cur) {
            // 创建新节点
            Node* copy = new Node(cur->val);

            // 将新节点插入到cur和cur.next之间
            Node* Pnext = cur->next;
            cur->next = copy;
            copy->next = Pnext;

            // 指向下一个原节点或下一个拷贝节点
            cur = Pnext;
        }

        // 2. 控制拷贝节点的random
        cur = head;
        while (cur) {
            // 获取原节点的拷贝节点
            Node* copy = cur->next;
            // 获取下一个原节点
            Node* tmp = copy->next;

            // 原节点的random指针为空，拷贝节点的random指针也为空
            if (cur->random == NULL) {
                copy->random = NULL;
            }
            else {
                // 根据原节点的random指针，获取其对应的拷贝节点，将拷贝节点的random指针指向其对应的拷贝节点
                copy->random = cur->random->next;
            }

            // 移动指针
            cur = tmp;
        }

        // 3. 拆分链表，恢复原链表，并组成拷贝链表
        cur = head;
        Node* copyHead = nullptr;
        Node* copyTail = nullptr;

        while (cur) {
            // 获取原链表的拷贝节点和下一个节点
            Node* copy = cur->next;
            Node* Next = copy->next;

            // 如果是第一个被拼接的拷贝节点
            if (copyHead == nullptr) {
                copyHead = copyTail = copy;
            }
            // 如果不是第一个被拼接的拷贝节点，将其拼接到新链表的尾部
            else {
                copyTail->next = copy;
                copyTail = copy;
            }

            // 将原链表和拷贝链表中的相应节点分离，恢复原链表
            cur->next = Next;
            cur = Next;
        }

        // 4. 返回拷贝链表的头节点
        return copyHead;
    }
};