【刷题专栏—突破思维】LeetCode 138. 随机链表的复制

news2025/1/18 17:06:00

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前言
随机链表的复制涉及到复制一个链表，该链表不仅包含普通的next指针，还包含random指针，该指针指向链表中的任意节点或空节点。

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原地修改链表

题目链接： LeetCode 138. 随机链表的复制

原地修改链表

题目介绍：
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 。

示例1：
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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：
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输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

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第一次遍历：复制节点并插入到原节点后面
- 对于每个原节点，创建一个新节点，并将新节点插入到原节点后面。
- 新节点的val和next指针与原节点相同，而random指针初始化为NULL。

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struct Node* current = head;
while (current != NULL) {
    struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    copy->val = current->val;
    copy->next = current->next;
    copy->random = NULL;
    current->next = copy;
    current = copy->next;
}

第二次遍历：更新复制节点的 random 指针
- 对于每个原节点，如果其random指针不为NULL，则将对应的复制节点的random指针指向原节点的random指针的下一个节点。

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current = head;
while (current != NULL) {
    if (current->random != NULL) {
        current->next->random = current->random->next;
    }
    current = current->next->next;
}

第三次遍历：拆分原链表和复制链表
- 将链表拆分为原链表和复制链表，同时恢复原链表的next指针。

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struct Node* newHead = head->next;
struct Node* newCurrent = newHead;
current = head;
while (current != NULL) {
    current->next = newCurrent->next;
    current = current->next;
    if (current != NULL) {
        newCurrent->next = current->next;
        newCurrent = newCurrent->next;
    }
}