随机链表的复制

问题分析

链表中的每个节点包含三个属性：val（节点的值），next（指向下一个节点的指针），以及random（一个随机指针，可以指向链表中的任意节点，或者为NULL）。我们的目标是创建一个新的链表，其中每个节点的值与原链表中相应节点的值相同，并且新链表中的next和random指针也正确地指向新链表中的节点。

算法分为三个主要步骤：

1. 复制节点并插入到原节点后面：

◦ 遍历原链表，为每个节点创建一个副本，并将副本插入到原节点的后面。
◦ 这一步确保了每个原节点和其副本节点相邻，便于后续设置next和random指针。

2. 复制随机指针：

◦ 再次遍历链表，这次是为了复制每个副本节点的random指针。
◦ 由于副本节点紧跟在原节点之后，原节点的random指针指向的节点的下一个节点就是副本节点的random指针应该指向的节点。

3. 分离原链表和新链表：

◦ 遍历链表，将每个副本节点从原链表中分离出来，形成一个新的链表。
◦ 使用尾插法构建新链表，这样可以避免在构建新链表时破坏原链表的结构。

代码实现

代码实现遵循上述算法设计，具体步骤如下：

1. 初始化指针和变量：

◦ 使用cur指针遍历原链表。
◦ 使用copyHead和copyTail指针来构建和维护新链表。

2. 复制节点：

◦ 为每个节点创建副本，并将其插入到原节点之后。
◦ 更新cur指针以继续遍历。

3. 复制随机指针：

◦ 再次遍历链表，为每个副本节点设置random指针。
◦ 更新cur指针以继续遍历。

4. 分离链表：

◦ 遍历链表，将副本节点从原链表中分离出来，并构建新链表。
◦ 使用尾插法将副本节点添加到新链表中。

5. 返回新链表的头节点：

◦ 返回copyHead，即新链表的头节点

class
 Solution {
    
    
public
:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
    
    
        // 1.拷贝链表，并插入到原节点的后面
        Node* cur = head;
        while(cur)
        {
    
    
            Node* next = cur->next;

            Node* copy = (Node*)malloc(sizeof(Node));
            copy->val = cur->val;

            // 插入
            cur->next = copy;
            copy->next = next;

            // 迭代往下走
            cur = next;
        }

        // 2.置拷贝节点的random
        cur = head;
        while(cur)
        {
    
    
            Node* copy = cur->next;
            if(cur->random != NULL)
                copy->random = cur->random->next;
            else
                copy->random = NULL;

            cur = copy->next;        }

        // 3.解拷贝节点，链接拷贝节点
        Node* copyHead = NULL, *copyTail = NULL;
                cur = head;
        while(cur)
        {
    
    
            Node* copy = cur->next;
            Node* next = copy->next;

            // copy解下来尾插
            if(copyTail == NULL)
            {
    
    
                copyHead = copyTail = copy;
            }
            else
            {
    
       
                copyTail->next = copy;
                copyTail = copy;
            }

            cur->next = next;

            cur = next;
        }

        return copyHead;
    }
};