LeetCode138. 复制带随机指针的链表🌟🌟中等

算法系统课免费

PS：这道题我之前讲解过，而且有字幕，就直接拿之前的视频了，风格都是一模一样的哈

课后作业

问题描述

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]]

提示：

0 <= n <= 1000
-104 <= Node.val <= 104
Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

代码实现

Java

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

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head == null){
            return null;
        }
        // 复制链表节点
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            Node next = cur.next;
            cur.next = new Node(cur.val);
            cur.next.next = next;
            cur = next;
        }

        // 复制随机节点
        cur = head;
        while(cur != null){
            Node curNew = cur.next;
            curNew.random = cur.random == null ? null : cur.random.next;
            cur = cur.next.next;
        }

        // 拆分,比如把 A->A1->B->B1->C->C1拆分成 A->B->C和A1->B1->C1
        Node headNew = head.next;
        cur = head;
        Node curNew = head.next;
        while(cur != null){
            cur.next = cur.next.next;
            cur = cur.next;
            curNew.next = cur == null ? null : cur.next;
            curNew = curNew.next;
        }

        return headNew;
    }
}

Python

# Definition for a Node.
class Node(object):
    def __init__(self, x, next=None, random=None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random

class Solution(object):
    def copyRandomList(self, head):
        """
        :type head: Node
        :rtype: Node
        """
        if head is None:
            return None
        # 复制链表节点
        cur = head
        while cur is not None:
            next = cur.next
            cur.next = Node(cur.val)
            cur.next.next = next
            cur = next

        # 复制随机节点
        cur = head
        while cur is not None:
            curNew = cur.next
            curNew.random = None if cur.random is None else cur.random.next
            cur = cur.next.next

        # 拆分,比如把 A->A1->B->B1->C->C1拆分成 A->B->C和A1->B1->C1
        headNew = head.next
        cur = head
        curNew = head.next
        while cur is not None:
            cur.next = cur.next.next
            cur = cur.next
            curNew.next = None if cur is None else cur.next
            curNew = curNew.next

        return headNew

C++

/* 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 == NULL){
            return NULL;
        }
        // 复制链表节点
        Node* cur = head;
        while(cur != NULL){
            Node* next = cur->next;
            cur->next = new Node(cur->val);
            cur->next->next = next;
            cur = next;
        }

        // 复制随机节点
        cur = head;
        while(cur != NULL){
            Node* curNew = cur->next;
            curNew->random = cur->random == NULL ? NULL : cur->random->next;
            cur = cur->next->next;
        }

        // 拆分,比如把 A->A1->B->B1->C->C1拆分成 A->B->C和A1->B1->C1
        Node* headNew = head->next;
        cur = head;
        Node* curNew = head->next;
        while(cur != NULL){
            cur->next = cur->next->next;
            cur = cur->next;
            curNew->next = cur == NULL ? NULL : cur->next;
            curNew = curNew->next;
        }

        return headNew;
    }
};

Go

/**
 * Definition for a Node.
 * type Node struct {
 *     Val int
 *     Next *Node
 *     Random *Node
 * }
 */

func copyRandomList(head *Node) *Node {
    if head == nil {
        return nil
    }
    // 复制链表节点
    cur := head
    for cur != nil {
        next := cur.Next
        cur.Next = &Node{Val: cur.Val}
        cur.Next.Next = next
        cur = next
    }

    // 复制随机节点
    cur = head
    for cur != nil {
        curNew := cur.Next
        if cur.Random != nil {
            curNew.Random = cur.Random.Next
        }
        cur = cur.Next.Next
    }

    // 拆分,比如把 A->A1->B->B1->C->C1拆分成 A->B->C和A1->B1->C1
    headNew := head.Next
    cur = head
    curNew := head.Next
    for cur != nil {
        cur.Next = cur.Next.Next
        cur = cur.Next
        if curNew.Next != nil {
            curNew.Next = curNew.Next.Next
        }
        curNew = curNew.Next
    }

    return headNew
}

class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { <pre><code> if(head == null){ return head; } //复制 + 拆分 Node cur = head; while(cur != null){ Node temp = new Node(cur.val); Node post = cur.next; cur.next = temp; temp.next = post; cur = post; } //复制随机指针 cur = head; while(cur != null){ Node copyNode = cur.next; //原链表的random可能指向null，需要做一个判断 copyNode.random = cur.random == null ? null : cur.random.next; cur = cur.next.next; } //拆分 cur = head; Node copyHead = head.next; while(cur != null){ Node copyNode = cur.next; Node post = cur.next.next; cur.next = post; //这里也需要对post做null判断 if(post == null){ copyNode.next = null; }else{ copyNode.next = post.next; } cur = post; } return copyHead; } </code></pre> }

Node*cur=head; unordered_map<Node*,Node*>hash; //建立新节点，原节点->新节点的映射 while(cur!=NULL){ hash[cur]=new Node(cur->val); cur=cur->next; } cur=head; //复制节点指向 while(cur!=NULL){ hash[cur]->next=hash[cur->next]; hash[cur]->random=hash[cur->random]; cur=cur->next; } return hash[head]; }

/* // Definition for a Node. class Node { int val; Node next; Node random; public Node(int val) { this.val = val; this.next = null; this.random = null; } } */ // 浅拷贝只复制指向某个对象的指针，而不复制对象本身，新旧对象还是共享同一块内存。 // 但深拷贝会另外创造一个一模一样的对象，新对象跟原对象不共享内存，修改新对象不会改到原对象。 // 时间复杂度：O(n) // 空间复杂度：O(n) class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if(head == null) return null; //复制在同一条链上 Node headsub = head; Node headpre = head; while(headsub != null) { headsub = headsub.next; Node temp = new Node(headpre.val); temp.next = headsub;; headpre.next = temp; headpre = headsub; } headpre = head; while(headpre != null) { headsub = headpre.next; headsub.random = headpre.random == null ? null :headpre.random.next; headpre = headsub.next; } //拆分 headpre = head; headsub = head.next; Node newHead = headsub; while(headpre != null) { headpre.next = headsub.next; headpre = headpre.next; headsub.next = headpre == null ? null : headpre.next; headsub = headsub.next; } return newHead; } }

class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if (head == null) { return null; } // 复制链表节点 // A——>B => A——>A'——>B——>B' Node cur = head; while (cur != null) { Node temp = new Node(cur.val); temp.next = cur.next; cur.next = temp; cur = temp.next; } // 复制随机节点random cur = head; while (cur != null) { cur.next.random = cur.random == null ? null : cur.random.next; cur = cur.next.next; } // A——>A'——>B——>B' 拆分为 A——>B A'——>B' Node pre = head; cur = head.next; Node res = head.next; while (pre != null) { pre.next = pre.next.next; pre = pre.next; cur.next = cur.next == null ? null : cur.next.next; cur = cur.next; } return res; } }

class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if (head == null) { return null; } // 构建链表节点,map映射 Node cur = head; Map map = new HashMap<>(); while (cur != null) { map.put(cur, new Node(cur.val)); cur = cur.next; } // 构建随机节点random cur = head; while (cur != null) { map.get(cur).next = map.get(cur.next); map.get(cur).random = map.get(cur.random); cur = cur.next; } return map.get(head); } }

//方法一：哈希表简历原节点和新节点的映射关系 class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if(head == null) return null; Node cur = head; Map map = new HashMap<>(); // 1. 复制各节点，并建立 “原节点 -> 新节点” 的 Map 映射 while(cur != null) { map.put(cur, new Node(cur.val)); cur = cur.next; } cur = head; // 2. 构建新链表的 next 和 random 指向 while(cur != null) { map.get(cur).next = map.get(cur.next); map.get(cur).random = map.get(cur.random); cur = cur.next; } // 3. 返回新链表的头节点 return map.get(head); } } //方法二：拆分链表 class Solution { public Node copyRandomList(Node head) { if(head == null) return null; Node cur = head; // 1. 复制各节点，并构建拼接链表 while(cur != null) { Node tmp = new Node(cur.val); tmp.next = cur.next; cur.next = tmp; cur = tmp.next; } // 2. 构建各新节点的 random 指向 cur = head; while(cur != null) { if(cur.random != null) cur.next.random = cur.random.next; cur = cur.next.next; } // 3. 拆分两链表 cur = head.next; Node pre = head, res = head.next; while(cur.next != null) { pre.next = pre.next.next; cur.next = cur.next.next; pre = pre.next; cur = cur.next; } pre.next = null; // 单独处理原链表尾节点 return res; // 返回新链表头节点 } }

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Mr.肖永久会员 2024年3月28日下午3:21

Yuki 永久会员 2024年2月4日上午11:40

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//哈希表法：遍历两次，一次建立映射，一次复制指向
class Solution {
public:
Node* copyRandomList(Node* head) {
//排除0节点
if(headNULL)return NULL;

};

uu 永久会员 2023年9月21日下午6:19

泡芙永久会员 2023年9月12日上午11:51

方法一：复制+拆分

Time：O(n)，需要遍历链表三次
Space：O(1）

方法二：哈希表

利用哈希表的查询特点，考虑构建 原链表节点 和 新链表对应节点 的键值对映射关系，再遍历构建新链表各节点的 next 和 random 引用指向即可。

Time：O(n)，需要遍历链表两次
Space：O(n），哈希表 dic 使用线性大小的额外空间

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