LeetCode如何实现复杂链表的复制

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。

• -10000 <= Node.val <= 10000
• Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
• 节点数目不超过 1000 。

题目样例

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]]

题目思考

1. 如何处理 random 指针?

解决方案

思路

• 如果只有 next 指针的话很简单, 我们只需要对每个节点新建一个相同值的节点, 并保持指向关系, 逐个遍历过去即可
• 现在多了个 random 指针, 想要定位新的指向的节点, 一个比较自然的想法就是额外维护一个老节点到新节点的映射关系, 可以用字典来实现
• 第一遍遍历, 就只关注 next 部分, 并建立好映射关系
• 第二遍遍历, 考虑 random 部分, 找到对应的新链表的节点, 然后当前节点的 random 指针指向它即可

复杂度

• 时间复杂度 O(N)
• 每个节点只需要遍历两次
• 空间复杂度 O(N)
• 额外需要一个字典

代码

class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head:
            return None
        maps = {}
        # 第一遍遍历, 建立新的链表, 以及老节点到新节点的映射关系
        copyHead = Node(head.val)
        origin, copy = head, copyHead
        maps[origin] = copy
        while origin.next:
            # 新建下一个节点, 并建立next关系
            copy.next = Node(origin.next.val)
            origin = origin.next
            copy = copy.next
            maps[origin] = copy
        # 第二遍遍历, 处理random指针部分
        origin, copy = head, copyHead
        while origin:
            if origin.random:
                # 如果老节点random指针指向非空的话, 就将当前新节点也指向随机节点对应的新节点
                copy.random = maps[origin.random]
            origin = origin.next
            copy = copy.next
        return copyHead