题目地址

https://leetcode-cn.com/problems/fu-za-lian-biao-de-fu-zhi-lcof/

题目描述

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

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：
-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
节点数目不超过 1000 。

思路

1. 遍历链表，复制节点，用Map存起来，遍历完这个时候已有了所有的节点，只需在遍历一次链表，将复制的节点的next和random连接起来即可。
2. 既然我们可以将创建后的节点放在map里，那也可以挂在原链表原节点的后面，类似1，复制节点挂在原节点后面，然后去除原节点，连接新节点的random即可。

题解

/**
 * @Author: vividzcs
 * @Date: 2021/3/4 11:36 下午
 */
public class CopyRandomList {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[][] arr = {{3,-1},{3,0},{3,-1}};
        Node head = Node.create(arr);
        Node newHead = copyRandomList(head);
        Node.check(head, newHead);

        head = Node.create(arr);
        newHead = copyRandomListV2(head);
        Node.check(head, newHead);
    }

    /**
     * 执行用时： 0 ms , 在所有 Java 提交中击败了 100.00% 的用户
     * 内存消耗： 37.6 MB , 在所有 Java 提交中击败了 97.89% 的用户
     */
    private static Node copyRandomListV2(Node head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        Node current = head;
        while (current != null) {
            Node next = current.next;
            current.next = new Node(current.val);
            current.next.next = next;
            current = next;
        }

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

        Node newHead = head.next;
        current = head;
        Node pre = null;
        while (current != null) {
            pre = current.next;
            Node nextCurrent = pre.next;
            if (nextCurrent != null) {
                pre.next = nextCurrent.next;
            }
            current.next = nextCurrent;
            current = nextCurrent;
        }

        return newHead;
    }

    /**
     * 执行用时： 0 ms , 在所有 Java 提交中击败了 100.00% 的用户
     * 内存消耗： 38.5 MB , 在所有 Java 提交中击败了 13.82% 的用户
     */
    public static Node copyRandomList(Node head) {
        Node current = head;
        Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
        while (current != null) {
            map.put(current, new Node(current.val));
            current = current.next;
        }
        current = head;
        while (current != null) {
            Node node = map.get(current);
            node.next = map.get(current.next);
            node.random = map.get(current.random);
            current = current.next;
        }
        return map.get(head);
    }

    static class Node {
        int val;
        Node next;
        Node random;

        public Node(int val) {
            this.val = val;
            this.next = null;
            this.random = null;
        }
        public static Node create(int[][] arr) {
            Map<Integer, Node> map = new HashMap<>();
            Node head = new Node(-1);
            Node tmp = head;
            for (int i=0; i<arr.length; i++) {
                Node current = new Node(arr[i][0]);
                tmp.next = current;
                tmp = current;
                map.put(i, tmp);
            }

            tmp = head.next;
            for (int i=0; i<arr.length; i++) {
                tmp.random = map.get(arr[i][1]);
                tmp = tmp.next;
            }
            return head.next;
        }

        /**
         * 部分验证, 原节点被修改没检查
         * @param old
         * @param young
         */
        public static void check(Node old, Node young) throws Exception {
            Set<Node> set = new HashSet<>();
            Node node = old;
            while (node != null) {
                set.add(node);
                node = node.next;
            }

            node = young;
            Map<Node, Integer> map = new HashMap<>();
            int index = 0;
            while (node != null) {
                map.put(node, index++);
                node = node.next;
            }
            node = young;
            StringBuilder sb = new StringBuilder("[[");
            while (node != null) {
                if (set.contains(node) || set.contains(node.random)) {
                    throw new Exception("program was error!");
                }
                sb.append(node.val);
                sb.append(",");
                sb.append(map.get(node.random) == null ? "-1" : map.get(node.random));
                sb.append("],[");
                node = node.next;
            }
            sb.replace(sb.length()-2, sb.length(), "]");
            System.out.println(sb);
        }
    }
}