数据结构 ——— 单链表oj题：复制带随机指针的链表

题目要求

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 tandom ，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 指针也都应该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

最后返回复制链表的头节点

手搓带随机指针的链表

代码演示：

struct ListNode* n1 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
assert(n1);
struct ListNode* n2 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
assert(n2);
struct ListNode* n3 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
assert(n3);
struct ListNode* n4 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
assert(n4);
struct ListNode* n5 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
assert(n5);

n1->val = 7;
n2->val = 13;
n3->val = 11;
n4->val = 10;
n5->val = 1;

n1->next = n2;
n2->next = n3;
n3->next = n4;
n4->next = n5;
n5->next = NULL;

n1->random = NULL;
n2->random = n1;
n3->random = n5;
n4->random = n3;
n5->random = n1;

代码实现

代码演示：

struct ListNode* copyRandomList(struct ListNode* head)
{
	// 1.拷贝节点插入到对应的原节点后面
	struct ListNode* cur = head;

	while (cur != NULL)
	{
		struct ListNode* copy = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
		struct ListNode* next = cur->next;

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

		// 迭代
		cur = next;
	}

	// 2.控制拷贝节点的random
	cur = head;

	while (cur != NULL)
	{
		struct ListNode* copy = cur->next;

		// 判断并复制
		if (cur->random == NULL)
		{
			copy->random = NULL;
		}
		else
		{
			copy->random = cur->random->next;
		}

		// 迭代
		cur = copy->next;
	}

	// 3.链接拷贝节点
	cur = head;
	struct ListNode* copyHead = NULL;
	struct ListNode* copyTail = NULL;

	while (cur != NULL)
	{
		struct ListNode* copy = cur->next;
		struct ListNode* next = copy->next;

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

		// 恢复原链表
		cur->next = next;

		// 迭代
		cur = next;
	}

	return copyHead;
}

代码解析：

**代码思路：**拷贝 head 链表的所有节点并不难，难的是 head 节点中的 random 的指向，解决办法办法就是将每个拷贝节点一一链接在原节点的后面，如图所示：

这样就能通过原链表的 random 和拷贝链表的 random 对应链接（当原节点的 random 指向的是 NULL 时，对应的拷贝节点的 random 要同样指向 NULL），其他情况时：
核心代码：copy->random = cur->random->next;

**代码逻辑：**先把拷贝节点一一链接到原链表节点后，再控制 random 指针的指向，最后再让拷贝节点一一链接，并且恢复原节点

代码验证：

算法的时间和空间复杂度：

有 3 个 while 循环，每个 while 内部执行了常数次，所以是 3*N （去掉常数项）

额外开辟了一个和 head 链表一样长的链表，所以是 N，得出

时间复杂度：O(N)

空间复杂度：O(N)