Java單鏈表(帶random指針)深拷貝（Copy List with Random Pointer）

問題：

A linked list is given such that each node contains an additional random pointer which could point to any node in the list or null.

Return a deep copy of the list.

 

結點的定義如下：

/** 
* Definition for singly-linked list with a random pointer. 
* class RandomListNode { 
*     int label; 
*     RandomListNode next, random; 
*     RandomListNode(int x) { this.label = x; } 
* }; 
*/

分析：

原來的鏈表的結構如下圖所示：

注意一點，random的指針可以指向后面的結點，也可以指向前面的結點。

 

這里提供兩種解法：

 

方法1：用hash表存儲結點信息，時間O(2n)，空間O(n)

第一次遍歷原鏈表，並構建random為null的新鏈表，於此同時在hash表中存儲原結點和新結點的地址信息，原結點地址為key，新結點地址為value，即map<原結點地址,新結點地址>

第二次遍歷原鏈表，對於random不為空的結點，可以根據random的值，在hash表中找到random指向的節點對應的新結點的地址，再以此給新結點random賦值即可。

 

方法2：先改變原鏈表的結構，在恢復，時間O(2n)，空間O(1)

這個方法需要3次遍歷，

第一次，構建新鏈表的結點，random為null，並且用原來鏈表節點的next指向對應的新結點，新結點的next指向原鏈表的下一個結點，如圖所示：

 

第二次，給新節點的random賦值，

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

第三次，恢復原鏈表和新鏈表的鏈表結構。

head2 = head.next;
        p = head;
        while(p!=null){
            p2 = p.next;
            p.next = p2.next;
            if (p2.next != null) p2.next = p2.next.next;
            p = p.next; 
        }

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 方法2的完整代碼：

public class Solution {
    public RandomListNode copyRandomList(RandomListNode head) {
        if(head == null)return null;
        RandomListNode head2,p2,p = head;
        while(p!=null){
            RandomListNode n = new RandomListNode(p.label);
            n.next = p.next;
            p.next = n;
            p = n.next;
        }
        p = head;
        while(p!=null){
            if(p.random != null){
                p.next.random = p.random.next;
            }
            p = p.next.next;
        }
        
        head2 = head.next;
        p = head;
        while(p!=null){
            p2 = p.next;
            p.next = p2.next;
            if (p2.next != null) p2.next = p2.next.next;
            p = p.next; 
        }
        return head2;
    }
}