LeetCode：138 复制带随机指针的链表持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 6 月更文挑战」的第14

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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 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]]

提示：

0 <= n <= 1000
-104 <= Node.val <= 104
Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

解题

解题一：HashMap + 递归

思路

使用 Map 存放 <旧的 Node,新的 Node>
使用递归的方法将旧的 Node 替换为新的 Node

代码

// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
class Solution {
    static HashMap<Node, Node> map = new HashMap<>();

    public Node copyRandomList(Node head) {
        // 复制操作
        if (head == null) {
            return null;
        }
        if (map.get(head) == null) {
            Node node = new Node(head.val);
            map.put(head, node);
            node.next = copyRandomList(head.next);
            node.random = copyRandomList(head.random);
        }
        return map.get(head);
    }
}

总结

性能分析

执行耗时：0 ms，击败了 100.00% 的 Java 用户
内存消耗：41.1 MB，击败了 26.63% 的 Java 用户

题解二：节点拆分

思路

在原本的链表中的每个节点后面复制一个新节点
将随机节点改为当前随机节点的下一个节点
删除原有的节点

代码

class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        // 1. 复制节点
        Node tempIndex;
        for (tempIndex = head; tempIndex != null ; tempIndex = tempIndex.next.next) {
            Node copyNode = new Node(tempIndex.val);
            copyNode.next = tempIndex.next;
            tempIndex.next = copyNode;
        }
        // 2. 转移随机节点
        for (tempIndex = head; tempIndex != null; tempIndex = tempIndex.next.next) {
            tempIndex.next.random = tempIndex.random == null ? null : tempIndex.random.next;
        }
        // 3. 删除原有节点
        Node result = head.next;
        for (tempIndex = head; tempIndex != null; tempIndex = tempIndex.next) {
            Node tempNext = tempIndex.next.next;
            if (tempNext != null) {
                // 复制后的链表
                tempIndex.next.next = tempNext.next;
            }
            // 原链表，保证原链表无变化，否则 Next pointer of node with label 7 from the original list was modified
            tempIndex.next = tempNext;
        }
        return result;
    }
}

总结

注意：不能改变原有的链表

性能分析

执行耗时：0 ms，击败了 100.00% 的 Java 用户
内存消耗：40.9 MB，击败了 65.03% 的 Java 用户