【数据结构算法经典题目刨析（c语言）】随机链表的复制（图文详解）

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一、题目描述

二、思路分析

**要完成一个带随机指针的链表的复制，有一个巧妙的办法:**分三步走

1.完成节点数据拷贝------在原链表的每个节点后面增加一个拷贝节点，拷贝节点的值等于原节点的值
2.完成节点的随机指针拷贝------原节点的随机指针指向哪里，拷贝节点就指向对应节点的下一个节点（这一部分是这条思路能实现的关键）
3.完成节点的next指针拷贝------将拷贝节点从原链表中取下，按顺序改变next指针指向，组成新的链表，并恢复原链表的next指针（也可不恢复）

1. 原链表中节点的数据拷贝

创建pcur指针指向链表第一个节点，遍历链表

在每个节点后面创建一个相同结构的拷贝节点，拷贝原节点数据

修改链表next指针指向如下：

原链表节点-＞该节点拷贝节点-＞原链表下一个节点-＞该节点拷贝节点......原链表最后一个节点-＞该节点拷贝节点-＞NULL

经过第一轮循环后，原链表每个节点之后被插入了一个新节点

这一部分的实现代码如下

复制代码

/**
 * Definition for a Node.
 * struct Node {
 *     int val;
 *     struct Node *next;
 *     struct Node *random;
 * };
 */
typedef struct Node Node;
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    Node* pcur=head;
    while(pcur)
    {
        Node*copy=(Node*)malloc(sizeof(Node));//创建拷贝节点
        copy->val=pcur->val;//拷贝数据
 
        copy->next=pcur->next;//插入到pcur后面
        pcur->next=copy;
 
        pcur=copy->next;//移动pcur指针
    }
}

2.原链表中节点的随机指针拷贝

1. pcur指针重新指向第一个节点，重新遍历链表
进入循环
2.拷贝指针指向pcur的下一个节点
3.如果pcur指针指向节点的随机指针指向NULL，拷贝节点的随机指针则相同
否则拷贝节点的随即指针指向pcur的随机指针的下一个节点

这一部分实现代码如下

cpp 复制代码

pcur=head;//指针重置
    while(pcur)//链表随机指针拷贝
    {
        Node*copy=pcur->next;
        if(pcur->random==NULL)
            copy->random=NULL;//对指向NULL的情况额外处理
        else
        {
            copy->random=pcur->random->next;//随机指针拷贝的关键
        }
        pcur=copy->next;
    }

3.原链表中节点的next指针拷贝，拷贝节点成为单独的新链表

1.pcur指针重新指向链表第一个节点
2.创建新链表的头指针和尾指针初始都指向空
3.进入循环------拷贝指针指向pcur的下一个节点
next指针指向拷贝指针的下一个节点
接下来将拷贝节点尾插到新链表，并恢复原链表
如果新链表为空，则新链表首尾指针都指向拷贝节点
否则，新链表尾指针的next指向拷贝节点，然后尾指针指向拷贝节点
再将pcur指针指向节点的next指向next指针对应的节点
循环直到pcur走向NULL

这一部分的实现代码如下（并恢复的代码）

cpp 复制代码

pcur=head;
    Node*newhead=NULL,*newtail=NULL;
    while(pcur)
    {
        Node*copy=pcur->next;//指向要拷贝的节点
        Node*next=copy->next;//指向原链表原本的下一个节点
 
        if(newhead==NULL)//将拷贝节点尾插到新链表上
        {
            newhead=newtail=copy;
        }
        else
        {
            newtail->next=copy;
            newtail=copy;
        }
 
        pcur->next=next;//恢复原链表
        pcur=next;
    }
    return newhead;

不恢复的代码

cpp 复制代码

pcur=head->next;
        struct Node*newhead=NULL;
        struct Node*newtail=NULL;
        newhead=newtail=head->next;
        while(pcur->next)
        {
        pcur=pcur->next->next;
        newtail->next=pcur;
        newtail=pcur;
        }

        newtail->next=NULL;
        return newhead;

三、代码实现

cpp 复制代码

/**
 * Definition for a Node.
 * struct Node {
 *     int val;
 *     struct Node *next;
 *     struct Node *random;
 * };
 */
typedef struct Node Node;
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    Node* pcur=head;
    while(pcur)//链表数据拷贝
    {
        Node*copy=(Node*)malloc(sizeof(Node));//创建拷贝节点
        copy->val=pcur->val;//拷贝数据
 
        copy->next=pcur->next;//插入到pcur后面
        pcur->next=copy;
 
        pcur=copy->next;//移动pcur指针
    }
 
 
    pcur=head;//指针重置
    while(pcur)//链表随机指针拷贝
    {
        Node*copy=pcur->next;
        if(pcur->random==NULL)
            copy->random=NULL;//对指向NULL的情况额外处理
        else
        {
            copy->random=pcur->random->next;//随机指针拷贝的关键
        }
        pcur=copy->next;
    }
 
    pcur=head;
    Node*newhead=NULL,*newtail=NULL;
    while(pcur)
    {
        Node*copy=pcur->next;//指向要拷贝的节点
        Node*next=copy->next;//指向原链表原本的下一个节点
 
        if(newhead==NULL)//将拷贝节点尾插到新链表上
        {
            newhead=newtail=copy;
        }
        else
        {
            newtail->next=copy;
            newtail=copy;
        }
 
        pcur->next=next;//恢复原链表
        pcur=next;
    }
    return newhead;
}