【算法】劍指 Offer 35. 複雜鏈表的複製

請實現 copyRandomList 函數，複製一個複雜鏈表。在複雜鏈表中，每個節點除了有一個 next 指針指向下一個節點，還有一個 random 指針指向鏈表中的任意節點或者 null。

示例 1：

輸入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
輸出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
示例 2：

輸入：head = [[1,1],[2,1]]
輸出：[[1,1],[2,1]]
示例 3：

輸入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
輸出：[[3,null],[3,0],[3,null]]
示例 4：

輸入：head = []
輸出：[]
解釋：給定的鏈表爲空（空指針），因此返回 null。
 

提示：

-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 爲空（null）或指向鏈表中的節點。
節點數目不超過 1000 。

來源：力扣（LeetCode）
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方法一：迭代

該方法的思路比較直接，迭代兩遍，第一遍拷貝此節點的next；第二遍迭代調整Random指針。另外需要額外空間保存每一個節點的指針，用於第二遍迭代時查找。

func copyRandomList(head *Node) *Node {
	if head == nil {
		return head
	}
	var (
		newNodes = make([]*Node, 0)
		oldNodes = make([]*Node, 0)
		oldp = head
		newp *Node
	)
	newHead := &Node{
		Val:    oldp.Val,
	}
	newNodes = append(newNodes, newHead)
	newp = newHead
	for ; oldp != nil && oldp.Next != nil; oldp = oldp.Next {
		oldNodes = append(oldNodes, oldp)
		tmp := &Node{
			Val:    oldp.Next.Val,
		}
		newp.Next = tmp
		newp = newp.Next
		newNodes = append(newNodes, tmp)
	}
	oldNodes = append(oldNodes, oldp)
	{ //再次迭代，調整Random
		oldp, newp = head, newHead
		for ; oldp != nil && newp != nil; {
			if oldp.Random != nil {
				var i int
				for i = 0; i < len(oldNodes); i++ {
					if oldp.Random == oldNodes[i] {
						break
					}
				}
				if i < len(oldNodes) {
					newp.Random = newNodes[i]
				}
			}
			oldp, newp = oldp.Next, newp.Next
		}
	}
	return newHead
}

方法一：迭代升級版

我們也可以不使用額外空間來保存已經拷貝過的結點，而是將鏈表進行拓展，在每個鏈表結點的旁邊拷貝，比如 A->B->C 變成 A->A'->B->B'->C->C'，然後將拷貝的結點分離出來變成 A->B->C和A'->B'->C'，最後返回 A'->B'->C'。

func copyRandomList(head *Node) *Node {
	if head == nil {
		return head
	}
	oldP := head
	for ; oldP != nil; oldP = oldP.Next {
		tmp := &Node{
			Val:    oldP.Val,
			Next:   oldP.Next,
		}
		oldP.Next = tmp
		oldP = oldP.Next
	}
	oldP = head
	for ; oldP != nil;  {
		if oldP.Random != nil {
			oldP.Next.Random = oldP.Random.Next
		}
		oldP = oldP.Next.Next
	}
	oldP = head
	newHead := head.Next
	newP := head.Next
	for ; oldP != nil; {
		oldP.Next = oldP.Next.Next
		if newP.Next != nil {
			newP.Next = newP.Next.Next
		}
		oldP = oldP.Next
		newP = newP.Next
	}
	return newHead
}