复制带随机指针的链表
给定一个链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
要求返回这个链表的深度拷贝。
这里参考了博文：
https://www.cnblogs.com/TenosDoIt/p/3387000.html（图画的很赞，这里借用了）
https://blog.csdn.net/sun20082567/article/details/36198817（图画的也很赞）
这道题由于链表带随机指针，如果每次遍历都去找每个节点的random指针，那么时间复杂度为O(n)，如下图所示：
黑色表示random指针，蓝色表示next指针，未标出表示random指针为nullptr
首先通过原链表构建1'->2'->3'->4'，然后对节点1'，应该把1'的指针指向3'，但是我们怎么得到1'->3'的映射关系呢？我们只有1->3的映射关系，所以直观的想法便是通过计数器来保存每一个节点的random指针是第几个节点，通过next遍历得到，对每一个节点都需要遍历一次原链表，时间复杂度是O(n^2)，肯定time limited。所以需要换种思想：
算法一：
由上述的提示，如果我们能找到原链表和新链表的映射关系，便可以直接构造新链表的random指针，所以我们需要一个map，
如下图所示：
map的映射关系为key:old_node，value:new_node，更新规则如下公式：
mapper[head_tmp] = new_head_tmp;
然后寻找random指针时用以下公式：
new_head_tmp->random = mapper[head_tmp->random];代码如下，时间复杂度（O(n)），空间复杂度（O(n)）：
RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {
if (!head) {
return head;
}
RandomListNode *head_tmp = head;
RandomListNode *new_head = new RandomListNode(head->label);
RandomListNode *new_head_tmp = new_head;
head_tmp = head_tmp->next;
map<RandomListNode *, RandomListNode *> mapper;
mapper[head] = new_head;
while (head_tmp) {
RandomListNode *new_node = new RandomListNode(head_tmp->label);
new_head_tmp->next = new_node;
new_head_tmp = new_head_tmp->next;
mapper[head_tmp] = new_head_tmp;
head_tmp = head_tmp->next;
}
head_tmp = head;
new_head_tmp = new_head;
while (head_tmp) {
if (head_tmp->random) {
new_head_tmp->random = mapper[head_tmp->random];
}
head_tmp = head_tmp->next;
new_head_tmp = new_head_tmp->next;
}
return new_head;
}
算法2：
我们把空间复杂度降为O(1)，具体如下图所示：
第一次遍历原链表时把新节点加到原链表每个节点后面，
第二次遍历更新新节点的random指针，公式为：
new_head_tmp->random = old_head_tmp->random->next;
第三次遍历把原链表和新链表分开
代码如下：
RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {
if (!head) {
return head;
}
RandomListNode *old_head_tmp = head;
RandomListNode *new_head = new RandomListNode(head->label);
RandomListNode *new_head_tmp = new_head;
new_head->next = head->next;
head->next = new_head;
old_head_tmp = old_head_tmp->next->next;
while (old_head_tmp) {
RandomListNode *new_node = new RandomListNode(old_head_tmp->label);
new_node->next = old_head_tmp->next;
old_head_tmp->next = new_node;
old_head_tmp = old_head_tmp->next->next;
}
old_head_tmp = head;
new_head_tmp = head->next;
while (old_head_tmp) {
if (old_head_tmp->random) {
new_head_tmp->random = old_head_tmp->random->next;
}
old_head_tmp = old_head_tmp->next->next;
new_head_tmp = old_head_tmp!=nullptr?new_head_tmp->next->next:nullptr;
}
old_head_tmp = head;
new_head_tmp = head->next;
while (old_head_tmp) {
old_head_tmp->next = old_head_tmp->next->next;
new_head_tmp->next = old_head_tmp->next != nullptr ? new_head_tmp->next->next : nullptr;
old_head_tmp = old_head_tmp->next;
new_head_tmp = new_head_tmp->next;
}
return new_head;
}