单链表(带random指针)深拷贝（Copy List with Random Pointer）

问题：

A linked list is given such that each node contains an additional random pointer which could point to any node in the list or null.

Return a deep copy of the list.

 

结点的定义如下：

/** 
* Definition for singly-linked list with a random pointer. 
* class RandomListNode { 
*     int label; 
*     RandomListNode next, random; 
*     RandomListNode(int x) { this.label = x; } 
* }; 
*/

分析：

原来的链表的结构如下图所示：

注意一点，random的指针可以指向后面的结点，也可以指向前面的结点。

 

这里提供两种解法：

 

方法1：用hash表存储结点信息，时间O(2n)，空间O(n)

第一次遍历原链表，并构建random为null的新链表，于此同时在hash表中存储原结点和新结点的地址信息，原结点地址为key，新结点地址为value，即map<原结点地址,新结点地址>

第二次遍历原链表，对于random不为空的结点，可以根据random的值，在hash表中找到random指向的节点对应的新结点的地址，再以此给新结点random赋值即可。

 

方法2：先改变原链表的结构，在恢复，时间O(2n)，空间O(1)

这个方法需要3次遍历，

第一次，构建新链表的结点，random为null，并且用原来链表节点的next指向对应的新结点，新结点的next指向原链表的下一个结点，如图所示：

 

第二次，给新节点的random赋值，

p = head;
        while(p!=null){
            if(p.random != null){
                p.next.random = p.random.next;
            }
            p = p.next.next;
        }

第三次，恢复原链表和新链表的链表结构。

head2 = head.next;
        p = head;
        while(p!=null){
            p2 = p.next;
            p.next = p2.next;
            if (p2.next != null) p2.next = p2.next.next;
            p = p.next; 
        }

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 方法2的完整代码：

public class Solution {
    public RandomListNode copyRandomList(RandomListNode head) {
        if(head == null)return null;
        RandomListNode head2,p2,p = head;
        while(p!=null){
            RandomListNode n = new RandomListNode(p.label);
            n.next = p.next;
            p.next = n;
            p = n.next;
        }
        p = head;
        while(p!=null){
            if(p.random != null){
                p.next.random = p.random.next;
            }
            p = p.next.next;
        }
        
        head2 = head.next;
        p = head;
        while(p!=null){
            p2 = p.next;
            p.next = p2.next;
            if (p2.next != null) p2.next = p2.next.next;
            p = p.next; 
        }
        return head2;
    }
}