【LeeCode】每日一题：复制带随机指针的链表

news2024/10/6 22:26:01

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👻内容专栏：《LeetCode刷题专栏》
🐨本文概括： 138.复制带随机指针的链表
🐼本文作者：花碟
🐸发布时间：2023.5.18

复制带随机指针的链表

力扣链接-> 138.复制带随机指针的链表

题目描述：
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：
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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 = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

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

思想：

如下图中，节点1的random指向节点3，节点3的random指向节点2，节点2的random指向空

在这里插入图片描述
我们可以把此题列出三个步骤来解决：
1.将每个复制节点插入到每个原节点的后面，如下图：

在遍历原链表的每个节点的同时，往后插入复制节点。为了避免原链表头节点的修改，将head给到cur，让cur迭代往后走，每次走都需要新开辟一块copy的空间，cur->val也要给到copy->val

2.设置复制节点的随机指针random

这是最核心的要点，观察上方图片：原链表中节点1的random指向了原链表节点3，复制节点1的random指向了原链表节点3的next，相同的，原链表中节点3的random指向了原链表节点2，复制节点3的random指向了原链表节点2的next，所以我们有结论，原链表节点i的random指向了原链表节点j（j存在），那么复制节点i的random会指向原链表节点j的next。

3.分离复制节点进行尾插为一个新的链表，同时还原原链表，如下图：

代码实现：

/**
 * Definition for a Node.
 * struct Node {
 *     int val;
 *     struct Node *next;
 *     struct Node *random;
 * };
 */

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
    struct Node* cur = head;
    //1.每个拷贝节点插入到每个原节点的后面  
    while(cur)
    {
        
        struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val = cur->val;
        //插入copy节点
        struct Node* next = cur->next;
        cur->next = copy;
        copy->next = next;
        //迭代往后走
        cur = next;
    }
    //2.设置复制节点的随机指针random
    cur = head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy = cur->next;
        if(cur->random == NULL)
        {
            copy->random = NULL;
        }else
        {
            copy->random = cur->random->next;
        }
        //迭代往后走
        cur = copy->next;
    }
    //3.分离复制节点为一个新的链表进行尾插并还原链表
    struct Node* copyHead = NULL,*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 = copy;
        }
        //还原链表
        cur->next = next;
        cur = next;
    }
    return copyHead;
}