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复制带随机指针的链表

难度：中等

https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/

题目

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。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个 新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指 向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复 制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表 中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何 节点，则为 null 。

你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例

示例 1：

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 2：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

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

解题

回溯 + 哈希表

/**
 * 回溯 + 哈希表
 * @desc 时间复杂度 O(N)  空间复杂度 O(N)
 * @param head
 */
export function copyRandomList(head: Node | null): Node | null {
  const nodeMap = new Map<Node, Node>();
  return _copyRandomList(head);

  function _copyRandomList(node: Node | null): Node | null {
    if (node === null) return null;

    if (!nodeMap.has(node)) {
      const cloneNode = new Node(node.val);
      nodeMap.set(node, cloneNode);
      cloneNode.next = _copyRandomList(node.next);
      cloneNode.random = _copyRandomList(node.random);
    }

    return nodeMap.get(node)!;
  }
}

迭代 + 节点拆分

/**
 * 迭代 + 节点拆分
 * @desc 时间复杂度 O(N)  空间复杂度 O(1)
 * @param head
 */
export function copyRandomList2(head: Node | null): Node | null {
  if (head === null) return null;

  let node: Node | null;
  // 实现链表复制，穿插在原列表中
  // node1 -> node2  =====>   node1 -> cloneNode1 -> node2 -> cloneNode2
  for (node = head; node; node = node.next.next) {
    node.next = new Node(node.val, node.next || undefined);
  }

  // 实现随机节点绑定
  for (node = head; node && node.next; node = node.next.next) {
    const cloneNode = node.next!;
    cloneNode.random = node.random ? node.random.next : null;
  }

  const cloneHead = head.next;
  // 将复制链表从原链表脱离开来
  for (node = head; node !== null; node = node.next) {
    const cloneNode = node.next!;
    node.next = node.next!.next;
    cloneNode.next = cloneNode.next ? cloneNode.next.next : null;
  }

  return cloneHead;
}