复制带随机指针的链表

这道题的难点在于如何正确处理random指针的复制。

常规思路是使用哈希表建立旧节点到新节点的映射,但这需要O(n)的额外空间。

本文介绍一种空间复杂度O(1)的解法,核心是:

在原链表的每个节点后面紧跟着插入一个克隆节点。

1.创建克隆节点并插入原链表

遍历原链表,在每个原节点后面插入一个值相同的新节点,形成交替结构。

Node cur = head;
Node next = null;while (cur != null) {next = cur.next;           // 保存下一个原节点cur.next = new Node(cur.val);  // 创建克隆节点cur.next.next = next;      // 克隆节点指向下一个原节点cur = next;                // 移动到下一个原节点
}

2.设置克隆节点的random指针

由于克隆节点紧跟在原节点后面，如果原节点A的random指向节点B，那么A的克隆节点A’的random应该指向B的克隆节点B’，而B’恰好就是B.next。

cur = head;
Node copy = null;while (cur != null) {next = cur.next.next;      // 下一个原节点copy = cur.next;           // 当前的克隆节点// 如果原节点的random不为空,// 则克隆节点的random指向原节点random的下一个节点(即克隆节点)copy.random = cur.random != null ? cur.random.next : null;cur = next;
}

3.分离新旧链表

把交织在一起的新旧链表分离开,恢复原链表的结构,同时得到独立的新链表。

Node ans = head.next;  // 新链表的头节点
cur = head;while (cur != null) {next = cur.next.next;      // 下一个原节点copy = cur.next;           // 当前克隆节点cur.next = next;           // 恢复原链表连接// 连接克隆链表copy.next = next != null ? next.next : null;cur = next;
}return ans;

完整代码：

public static Node copyRandomList(Node head) {if (head == null) {return null;}Node cur = head;Node next = null;// 创建克隆节点并插入while (cur != null) {next = cur.next;cur.next = new Node(cur.val);cur.next.next = next;cur = next;}cur = head;Node copy = null;// 设置random指针while (cur != null) {next = cur.next.next;copy = cur.next;copy.random = cur.random != null ? cur.random.next : null;cur = next;}Node ans = head.next;cur = head;// 分离链表while (cur != null) {next = cur.next.next;copy = cur.next;cur.next = next;copy.next = next != null ? next.next : null;cur = next;}return ans;
}