L34.【LeetCode题解】随机链表的复制(复杂链表的复制)

目录

1.题目(难度★★★)

2.分析

方法1:使用相对距离

方法2:拷贝节点连接在原链表的后面(推荐)

1.拷贝节点连接在原链表的后面

2.设置random

3.拷贝节点解下来,链接成新链表,恢复原链表

3.代码

4.提交结果

1.题目(难度★★★)

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

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。

和这道题是一样的: https://leetcode.cn/problems/fu-za-lian-biao-de-fu-zhi-lcof/description/

2.分析

由题可知,按下面这样写是错误的,并没有另外开辟空间

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    return head;
}

本题链表存的值和next指针好复制,但随机指针random不好复制,这是本题的难点

方法1:使用相对距离

另外开辟一个新链表,先用next将节点连接起来,random暂时不设置; 之后根据原链表节点的random来设置新链表节点的random

例如原链表的第4个节点10的random指向的是11,为链表的第3个节点,那就设置一个指针去找新链表的第3个节点,再设置新链表的第4个节点10的random指针

这样做时间复杂度太高了,近似为,不推荐使用!

方法2:拷贝节点连接在原链表的后面(推荐)

1.拷贝节点连接在原链表的后面

2.设置random

设置cur指向原链表节点,copy指向cur的下一个节点,因此copy可以设置为局部变量(在while循环里面)

设cur指向原链表的节点,而copy指向该节点的复制节点,那么有
copy->random=cur->random->next(这是能否做出本题的关键!!!)

例如下图,

分情况讨论:

如果cur->random不为空,则copy->random=cur->random->next ,例如13的random指向7

如果cur->random为空,则copy->random也置空

3.拷贝节点解下来,链接成新链表,恢复原链表

一般使用双指针,一个cur一个prev,但本题用双指针不好做,可以使用三指针

三指针:cur,copy,copy_next画图可知

拷贝节点解下来,链接成新链表需要提供头节点,因此设为copy_head,链接成新链表需要尾插,为了避免频繁找尾,则用copy_tail来标记新链表的尾部(可以手动画图分析)

有了cur指针,一定可以找到copy和cop_next,因为

copy = cur->next;
copy_next = cur->next->next;//copy_next = copy->next;

因此copy和cop_next可以设置为局部变量(在`while循环里面),设在while循环外面反而处理较麻烦

3.代码

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    struct Node* cur=head;
    //插入新节点
    while(cur)
    {
        struct Node* newnode=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        newnode->next=cur->next;
        newnode->val=cur->val;
        cur->next=newnode;
        cur=cur->next->next;
    }

    //设置random
    cur=head;
    
    while(cur)
    {
       struct Node* copy=cur->next;
       if (cur->random==NULL)
       {
            copy->random=NULL;
       }
       else
       {
            copy->random=cur->random->next;//重要的一步
       }
       cur=cur->next->next;
    }

    struct Node* copy_head=NULL;
    struct Node* copy_tail=NULL;
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=cur->next;
        struct Node* copy_next=copy->next;
        if (copy_head==NULL)//空链表尾插
        {
            copy_head=copy_tail=copy;
        }
        else//非空链表尾插
        {
            copy_tail->next=copy;
            copy_tail=copy_tail->next;//更新尾部
        }
        cur->next=copy_next;//恢复原链表
        cur=cur->next;
    }
    return copy_head;   
}

4.提交结果