【LeetCode】138. 复制带随机指针的链表

news2025/1/21 12:49:06

题目链接：https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/

📕题目要求：

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。

🧠解题思路

方案一：单独将复制的结点组合为复制链表

该方案是效率比较低的一种，也是大家能够最容易想到的一种方法。第一次遍历原链表，同时每次迭代时申请一个新结点，复制原链表结点的信息（val）给新结点，再将结点进行连接迭代，组成链表。第二次迭代，也是该题最关键的一步，确定random的指向，通过原链表random指向的相对位置进行类比推理，最终确定指向。

时间复杂度为：O(N^2)

方案二：单链表的插入操作大幅减少时间复杂度

将原结点与拷贝结点建立出某种关系（拷贝结点插在了在原结点后），通过插入操作将拷贝结点插入到原结点之后。然后遍历控制random的指向。

时间复杂度为：O(N)

🍭代码示例

玩法一代码示例如下：

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    if(head==NULL)
    {
        return head;
    }
   struct Node* newhead = NULL;
   struct Node* cur = NULL;
   struct Node* next = head;
   if(newhead==NULL)
   {
        struct Node* newnode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        newnode->next = NULL;
        newnode->random = NULL;
        cur = newhead = newnode;
        cur->val = next->val;
        next = next->next;
   }
    while(next)
    {
        struct Node* newnode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        newnode->next = NULL;
        newnode->random = NULL;
        cur->next = newnode;
        cur = cur->next;
        cur->val = next->val;
        next = next->next;
   }
   cur = newhead;
   next = head;
   while(next)
   { 
        int k = 0;
        struct Node* mov1 = head;
        struct Node* mov2 = newhead;
        if(next->random==NULL)
        {
            cur->random=NULL;
        }
        else
        {
            while(mov1!=next->random)
            {
                mov1 = mov1->next;
                k++;
            }
            while(k--)
            {
                mov2 = mov2->next;
            }
            cur->random = mov2;
        }
        next = next->next;
        cur = cur->next;
   }
   return newhead;
}

玩法二代码示例如下：

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    struct Node* cur = head;
	//1.对拷贝链表与原链表建立关系:拷贝节点插入到原结点的后面
    while(cur)
    {
        struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        
        struct Node* next = cur->next;
        copy->val = cur->val;
        //插入
        cur->next = copy;
        copy->next = next;
        //迭代
        cur = next;
    }
    //2.控制拷贝结点的random
    cur = head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy = cur->next;
        if(cur->random==NULL)
        {
            copy->random = NULL;
        }
        else
        {
            copy->random = cur->random->next;
        }
        //迭代
        cur = copy->next;
    }
    //将拷贝结点解下尾插组成拷贝链表，并恢复原链表。
    struct Node* copyHead = NULL;
    struct Node* copyTail = NULL;
    cur = head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy = cur->next;
        struct Node* next = copy->next;

        if(copyTail == NULL)
        {
            copyHead = copyTail = copy;
        }
        else
        {
            copyTail->next = copy;
            copyTail = copyTail->next;
        }
        cur->next = next;
        cur = next;
    }
    return copyHead;
}

这就是我对本题的理解，如果大家有更优的解，欢迎交流，一起进步！