剑指Offer 35 - 复杂链表的复制

力扣链接：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。

思路

很容易想到的步骤是首先复制简单链表，忽略random，然后再遍历一次链表复制random。但由于链表不支持随机存取，且Node是引用类型，如何在新链表中定位random就成为问题的关键。（例如在原链表中，head.random为第10个节点，我们就需要遍历完新链表的前十个节点，才能定位到newHead.random, 并且由于Node是引用类型，判断newHead.random和head.random一样也比较复杂）

有两种方法解决：

• 法一：用哈希表存储原节点到复制节点的映射关系
• 法二：复制所有节点，使得复制节点位于原始节点的下一个，形成位置上的映射关系

法一：

/**
 * // Definition for a Node.
 * function Node(val, next, random) {
 *    this.val = val;
 *    this.next = next;
 *    this.random = random;
 * };
 */

/**
 * @param {Node} head
 * @return {Node}
 */
var copyRandomList = function(head) {
    if(!head)   return null;
    
    const copyHead = new Node(head.val, null, null);
    
    //1. 复制节点，保存map
    let copyCur = copyHead;
    let cur = head;
    const map = new Map();
    while(cur){
        map.set(cur, copyCur);
        let copyNext = cur.next ? new Node(cur.next.val, null, null) : null;
        copyCur.next = copyNext;
        
        copyCur = copyCur.next;
        cur = cur.next;
    }
    
    //2.处理random
    cur = head;
    copyCur = copyHead;
    while(cur){
        if(cur.random){
            copyCur.random = map.get(cur.random);
        }
        cur = cur.next;
        copyCur = copyCur.next;
    }
    

    return copyHead;
};

易错：凡涉及node.next.val一定要考虑node.next为null的情况。

时间复杂度：O(N)

空间复杂度：O(N)

法二：

1. 复制所有节点，新节点的random统一指向null。1->2->3->null 改为 1->1->2->2->3->3->null
2. 处理新节点的random指针，指向原节点的random 的复制节点（即next节点）
3. 分离原链表和复制链表，依次修改next指针

代码：

/**
 * // Definition for a Node.
 * function Node(val, next, random) {
 *    this.val = val;
 *    this.next = next;
 *    this.random = random;
 * };
 */

/**
 * @param {Node} head
 * @return {Node}
 */
var copyRandomList = function(head) {
    if(!head)   return null;
    
    let original = head;
    
    //1. 复制节点
    while(original){
        let originalNext = original.next;
        let copy = new Node(original.val, originalNext, null);
        original.next = copy;
        
        original = original.next.next;
    }
    //2.处理random
    original = head;
    while(original){
        if(original.random){
            original.next.random = original.random.next;
        }
        
        original = original.next.next;
    }
    
    //3.分离链表
    original = head;
    let copyHead = head.next;
    while(original){
        let copy = original.next;
        original.next = copy.next;
        if(original.next){
            copy.next = original.next.next;
        }
        
        original = original.next;
    }
    
    return copyHead;
};

易错：同上，涉及.next.random / .next.val 一定注意判断对象是否可能为空。

时间复杂度：O(N)

空间复杂度：O(1)