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LeetCode 138. Copy List with Random Pointer

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。

算法

(哈希表) O(n) 用哈希表维护新旧链表节点之间的对应关系。

从前往后扫描旧链表，对于每个节点的两条边（next以及random），如果新链表中对应的点还未创建，则创建节点，并将新节点与旧链表中的节点关联起来，然后根据节点之间的映射关系，在新链表中添加这两条边（next以及random）。

时间复杂度分析：整个链表仅被扫描一遍，所以时间复杂度是 O(n)。

ac 代码

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

    Node() {}

    Node(int _val, Node* _next, Node* _random) {
        val = _val;
        next = _next;
        random = _random;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node *copyRandomList(Node *head) {
        if (!head) return 0;
        unordered_map<Node*, Node*> hash;
        Node *root = new Node(head->val, NULL, NULL);
        hash[head] = root;
        while (head->next)
        {
            if (hash.count(head->next) == 0)
                hash[head->next] = new Node(head->next->val, NULL, NULL);
            hash[head]->next = hash[head->next];

            if (head->random && hash.count(head->random) == 0)
                hash[head->random] = new Node(head->random->val, NULL, NULL);
            hash[head]->random = hash[head->random];

            head = head->next;
        }

        if (head->random && hash.count(head->random) == 0)
            hash[head->random] = new Node(head->random->val, NULL, NULL);
        hash[head]->random = hash[head->random];

        return root;
    }
};