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。

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:

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]]
  

思路

解法一：

利用回溯的方式，让每个节点的拷贝操作相互独立. 对于当前节点，我们首先要进行拷贝，然后我们进行「当前节点的后继节点」和「当前节点的随机指针指向的节点」拷贝，拷贝完成后将创建的新节点的指针返回，即可完成当前节点的两指针的赋值。

用哈希表记录每一个节点对应新节点的创建情况。遍历该链表的过程中，我们检查「当前节点的后继节点」和「当前节点的随机指针指向的节点」的创建情况。如果这两个节点中的任何一个节点的新节点没有被创建，我们都立刻递归地进行创建。当我们拷贝完成，回溯到当前层时，我们即可完成当前节点的指针赋值。注意一个节点可能被多个其他节点指向，因此我们可能递归地多次尝试拷贝某个节点，为了防止重复拷贝，我们需要首先检查当前节点是否被拷贝过，如果已经拷贝过，我们可以直接从哈希表中取出拷贝后的节点的指针并返回即可。

class Solution {
public:
    
    unordered_map<Node*, Node*> cacheNode;

    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (head == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        if (!cacheNode.count(head)) { // 检查节点是否被拷贝过
            Node *node = new Node(head->val);
            cacheNode[head] = node;
            node->next = copyRandomList(head->next);
            node->random = copyRandomList(head->random);
        }
        return cacheNode[head];
    }
};
  

解法二：

通过哈希表存储节点和复制节点，解题步骤可分解为两步

先复制节点的值；
复制节点之间的关系

class Solution {
public:
    
    unordered_map<Node*, Node*> cacheMap;

    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (head == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        Node *cur = head;
        while (cur != nullptr) { // 复制节点的值
            cacheMap[cur] = new Node(cur->val);
            cur = cur->next;
        }
        cur = head;
        while (cur != nullptr) { // 复制节点之间的关系
            cacheMap[cur]->next = cacheMap[cur->next];
            cacheMap[cur]->random =  cacheMap[cur->random];
            cur = cur->next;
        }
        return cacheMap[head];
    }
};
  