138. 随机链表的复制

构造这个链表的深拷贝。

Categories:

算法

    #### 题意:

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。

难度:

中等

分析:

和通常的深拷贝不同的是, 这里的节点多了随机指针

那么在拷贝随机指针之前, 就必须有原链表

因此分为三步

拷贝原链表
拷贝随机指针
分离链表

复制节点并插入原节点后面：

while (cur != null) {
    Node newNode = new Node(cur.val);
    newNode.next = cur.next;
    cur.next = newNode;
    cur = newNode.next;
}

比如原链表：A->B->C 变成 A->A’->B->B’->C->C'

复制随机指针：

while (cur != null) {
    if (cur.random != null) {
        cur.next.random = cur.random.next;
    }
    cur = cur.next.next;
}

利用第一步创建的节点关系，设置复制节点的random指针：

如果原节点A的random指向节点C
那么A’的random就应该指向C’（即C的next）

分离两个链表：


while (cur != null) {
    Node next = cur.next.next;
    Node copy = cur.next;
    copyCur.next = copy;
    copyCur = copy;
    cur.next = next;
    cur = next;
}

将交织在一起的链表分开：

原链表恢复原样：A->B->C
得到复制的链表：A’->B’->C'

整体:

class Solution {

    public Node copyRandomList(Node head) {

        if (head == null) {

            return null;

        }

        // 第一步：在每个原节点后创建一个新节点

        Node cur = head;

        while (cur != null) {

            Node newNode = new Node(cur.val);

            newNode.next = cur.next;

            cur.next = newNode;

            cur = newNode.next;

        }

        // 第二步：处理random指针

        cur = head;

        while (cur != null) {

            if (cur.random != null) {

                cur.next.random = cur.random.next;

            }

            cur = cur.next.next;

        }

        // 第三步：分离两个链表

        Node dummy = new Node(0);

        Node copyCur = dummy;

        cur = head;

        while (cur != null) {

            // 保存下一个原始节点

            Node next = cur.next.next;

            // 复制的节点

            Node copy = cur.next;

            copyCur.next = copy;

            copyCur = copy;

            // 恢复原始链表

            cur.next = next;

            cur = next;

        }

        return dummy.next;

    }
}