复制带随机指针的链表＜难度系数⭐⭐＞

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📝 题述：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：

在这里插入图片描述

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：

在这里插入图片描述

输入：head = [[1,1],[2,1]]

输出：[[1,1],[2,1]]

💨 示例3：

在这里插入图片描述

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：[ ]

🧷 平台：Visual studio 2017 && windows

🔑 核心思想：

思路一 (不实现)：1，先复制原链表的每个节点，再把新节点链接起来 (拷贝节点与原节点没有建立关系)；2，计算原链表中的每个节点cur的random跟cur的相对距离；3，再去复制新链表中找到当前节点相对距离的节点，赋值给random；找1个节点的random的时间复杂度是O(N)，找所有节点的random的时间复杂度是O(N^2)

思路二 (优化思路一)：1，在原链表的每个节点的后面，链接插入一个拷贝节点 (建立相对关系，找random)；2，置random；3，把拷贝节点解下来，链接到一起，同时恢复原链表；时间复杂度是O(N)

请添加图片描述

leetcode原题

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

struct Node
{
	int val;
	struct Node* next;
	struct Node* random;
};
struct Node* copyRandomList(struct Node* head)
{
	if(head == NULL)
        return NULL;
	//1.拷贝节点至每个原节点的后面
    struct Node* cur = head;
    while(cur)
    {
        //先保存下一个节点的地址
        struct Node* next = cur->next;
        //开避拷贝节点的空间
        struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        //要保证val是相同的
        copy->val = cur->val;
        //修改原链表的链接关系
        cur->next = copy;
        copy->next = next;
        //迭代
        cur = next;
    }   
    //2.置random
    cur = head;
    while(cur)
    {
        //找拷贝节点
        struct Node* copy = cur->next;
        //链接random，当cur的random为空时，需要特殊处理
        if(cur->random)
            copy->random = cur->random->next;
        else
            copy->random = NULL;
        //迭代
        cur = copy->next;
    }
    //3.把拷贝节点解下来，尾插至新链表(使用带哨兵位的头节点)。顺手复原原链表，虽然题意并没有要求
    struct Node *copyhead, *copytail;
    copyhead = copytail = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    cur = head;
    while(cur)
    {
        //找拷贝节点
        struct Node* copy = cur->next; 
        //保存原链表的下一个节点的地址
        struct Node* next = copy->next;
        //尾插
        copytail->next = copy;
        copytail = copy;
        //恢复原链表
        cur->next = next;
        //迭代
        cur = next;
    }
    //4.释放空间
    struct Node* temp = copyhead;
    copyhead = copyhead->next;
    free(temp);
    return copyhead;
}
int main()
{
	struct Node* n1 = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
	n1->val = 3;

	struct Node* n2 = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
	n2->val = 3;
	
	struct Node* n3 = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
	n3->val = 3;

	n1->next = n2;
	n2->next = n3;
	n3->next = NULL;
	
	n1->random = n3;
	n2->random = n1;
	n3->random = NULL;
	
	copyRandomList(n1);
	return 0;
}

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