剑指offer-35

138. 复制带随机指针的链表

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。

示例

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

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

解法

方法一：暴力解法

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, x: int, next: 'Node' = None, random: 'Node' = None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random
"""
class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        '''
        先不管随机节点，随机保存的是地址索引
        '''
        newHead = Node(x=0)
        p = newHead
        
        cur = head  
        hash_list = []
        count_list = []
        while cur:
            t = Node(x=cur.val)
            hash_list.append(t) # 保存
            p.next = t
            p = t

            # 记录索引位置
            randomTarget  = cur.random
            new_p = head
            count = 0
            # print(new_p,randomTarget)
            while new_p != randomTarget:
                count += 1
                new_p = new_p.next
            count_list.append(count)
            '''
            或者在这里找到其random对应的节点，在原链表中的位置
            '''
            cur = cur.next

        # 在这里重建随机索引
        p = newHead.next # 新的头结点
        cur = head # 原头结点

        count = 0
        while p:

            nodeIndex = count_list[count] # 获取随机节点，在链表中的位置
            try:
                p.random = hash_list[nodeIndex]
            except:
                p.randomTarget = None
            p = p.next
            count += 1
        return newHead.next

以下为官方解法

剑指 Offer 35. 复杂链表的复制（哈希表 / 拼接与拆分，清晰图解） - 复杂链表的复制 - 力扣（LeetCode） (leetcode-cn.com)

方法一：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。

算法流程

1. 若头节点 head 为空节点，直接返回 null ；
2. 初始化： 哈希表 dic ， 节点 cur 指向头节点；
3. 复制链表：
   1. 建立新节点，并向 dic 添加键值对 (原 cur 节点, 新 cur 节点） ；
   2. cur 遍历至原链表下一节点；
4. 构建新链表的引用指向：
   1. 构建新节点的 next 和 random 引用指向；
   2. cur 遍历至原链表下一节点；
5. 返回值： 新链表的头节点 dic[cur] ；

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, x: int, next: 'Node' = None, random: 'Node' = None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random
"""
class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head: return

        dic = {}
        # 3. 复制各节点，并建立 “原节点 -> 新节点” 的 Map 映射
        cur = head
        while cur:
            dic[cur] = Node(cur.val)
            cur = cur.next
        
        cur= head
        # 4. 构建新节点的 next 和 random 指向
        while cur:
            dic[cur].next = dic.get(cur.next) # 在字典中获取原链表的下一个节点
            dic[cur].random = dic.get(cur.random)
            cur = cur.next
        # 5. 返回新的阶段的头结点
        return dic[head]

方法二：拼接 + 拆分

考虑构建 原节点 1 -> 新节点 1 -> 原节点 2 -> 新节点 2 -> …… 的拼接链表，如此便可在访问原节点的 random 指向节点的同时找到新对应新节点的 random 指向节点。

算法流程：

1. 复制各节点，构建拼接链表:

   • 设原链表为 $node1 \rightarrow node2 \rightarrow \cdots$ ，构建的拼接链表如下所示：
     $$
     node{1} \rightarrow \text { node } 1 _ { \text {new } } \rightarrow \text { node } 2 \rightarrow \text { node } 2 \text { new } \rightarrow \cdots
     $$

2. 构建新链表各节点的 random 指向：

   • 当访问原节点 cur 的随机指向节点 cur.random 时，对应新节点 cur.next 的随机指向节点为 cur.random.next 。

3. 拆分原 / 新链表：

   • 设置 pre / cur 分别指向原 / 新链表头节点，遍历执行 pre.next=pre.next.next 和 cur.next = cur.next.next 将两链表拆分开。

4. 返回新链表的头节点 res 即可。

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, x: int, next: 'Node' = None, random: 'Node' = None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random
"""
class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head: return

        cur = head 
        # 1. 复制各节点，并构建拼接链表
        while cur:
            temp = Node(cur.val)
            temp.next = cur.next
            cur.next = temp
            cur = temp.next
        # 2. 构建各新节点的 random 指向
        cur = head
        while cur:
            if cur.random:
                cur.next.random = cur.random.next
                # 这里是因为，原先链表经过复制，每个节点后面都跟了一他的拷贝
            cur = cur.next.next
        # 3. 拆分两链表
        cur = res = head.next
        pre = head

        while cur.next:
            # 先更新下一个节点，这里对应拆分
            pre.next = pre.next.next
            cur.next = cur.next.next
            pre=pre.next
            cur = cur.next
        pre.next = None # 单独处理原链表尾节点
        return res      # 返回新链表头节点

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