【LeetCode】138. Copy List with Random Pointer 复制带随机指针的链表解题报告（Python）

作者： 负雪明烛
id： fuxuemingzhu
个人公众号：负雪明烛
个人博客： http://fuxuemingzhu.cn/

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：

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]]

示例 4：

输入：head = []

输出：[]

解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。

提示：

0 <= n <= 1000
-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。

题目大意

复制一个复杂链表，这个复杂链表是指出了值和next指针外，还有一个random指针可能指向任何位置的链表节点或空。

解题方法

这个题是剑指Offer的“面试题26：复杂链表的复制”原题。书上的做法是在原先的每个节点之后进行复制了一个节点，从而构成了一个二倍长度的单链表，然后再修改random指针。这样做的好处是没有使用额外空间，但是缺点是做法比较麻烦。

一个更简洁的做法是使用 HashMap，在这个 HashMap 里，记录了老链表的每个节点和新链表的每个节点的对应关系。

第一步，先构造了一个纯next的链表；
第二部，对链表再次循环，修改每个节点的 random 的指针了。

Python 代码如下：

"""

# Definition for a Node.

class Node(object):

    def __init__(self, val, next, random):

        self.val = val

        self.next = next

        self.random = random

"""

class Solution(object):

    def copyRandomList(self, head):

        """

        :type head: Node

        :rtype: Node

        """

        nodeDict = dict()

        dummy = Node(0, None, None)

        nodeDict[head] = dummy

        newHead, pointer = dummy, head

        while pointer:

            node = Node(pointer.val, pointer.next, None)

            nodeDict[pointer] = node

            newHead.next = node

            newHead, pointer = newHead.next, pointer.next

        pointer = head

        while pointer:

            if pointer.random:

                nodeDict[pointer].random = nodeDict[pointer.random]

            pointer = pointer.next

        return dummy.next

C++ 代码如下：

/*

// Definition for a Node.

class Node {

public:

    int val;

    Node* next;

    Node* random;

    Node(int _val) {

        val = _val;

        next = NULL;

        random = NULL;

    }

};

*/

class Solution {

public:

    Node* copyRandomList(Node* head) {

        if (!head) return nullptr;

        unordered_map<Node*, Node*> copyMap;

        Node* newHead = new Node(head->val);

        Node* moveOld = head;

        Node* moveNew = newHead;

        while (moveOld) {

            copyMap[moveOld] = moveNew;

            moveNew->next = moveOld->next ? new Node(moveOld->next->val) : nullptr;

            moveNew = moveNew->next;

            moveOld = moveOld->next;

        }

        moveOld = head;

        moveNew = newHead;

        while (moveOld) {

            moveNew->random = copyMap[moveOld->random];

            moveNew = moveNew->next;

            moveOld = moveOld->next;

        }

        return newHead;

    }

};

日期

2018 年 6 月 23 日 —— 美好的周末要从刷题开始
2021 年 7 月 22 日 —— 最近天气一直是阴天下雨，希望天气好点