剑指offer-25、复杂链表的复制

题⽬描述

输⼊⼀个复杂链表（每个节点中有节点值，以及两个指针，⼀个指向下⼀个节点，另⼀个特殊指针random 指向⼀个随机节点），请对此链表进⾏深拷⻉，并返回拷⻉后的头结点。（注意，输出结果中请不要返回参数中的节点引⽤，否则判题程序会直接返回空）

思路及解答

哈希表映射

使用哈希表存储原节点和新节点的映射关系：

1. 第一次遍历：创建所有新节点，并建立原节点到新节点的映射
2. 第二次遍历：根据映射关系设置新节点的next和random指针

public class Solution {
 public Node copyRandomList(Node head) {
 if (head == null) {
 return null;
 }
 
 // 创建哈希表存储原节点到新节点的映射
 HashMap<Node, Node> map = new HashMap<>();
 Node current = head;
 
 // 第一次遍历：创建所有新节点并建立映射
 while (current != null) {
 map.put(current, new Node(current.val));
 current = current.next;
 }
 
 // 第二次遍历：设置新节点的next和random指针
 current = head;
 while (current != null) {
 Node newNode = map.get(current);
 newNode.next = map.get(current.next);
 newNode.random = map.get(current.random);
 current = current.next;
 }
 
 return map.get(head);
 }
}
class Node {
 int val;
 Node next;
 Node random;
 
 public Node(int val) {
 this.val = val;
 this.next = null;
 this.random = null;
 }
}

• ​时间复杂度​：O(n)，两次遍历链表
• ​空间复杂度​：O(n)，需要存储所有节点的映射关系

节点插入拆分法

通过在原链表中插入新节点来避免使用额外空间：

1. ​节点复制插入​：在每个原节点后面插入一个复制的新节点
2. ​设置random指针​：新节点的random指向原节点random的下一个节点
3. ​链表拆分​：将混合链表拆分为原链表和新链表

public class Solution {
 public Node copyRandomList(Node head) {
 if (head == null) {
 return null;
 }
 
 // 第一步：在每个节点后面插入复制的节点
 Node current = head;
 while (current != null) {
 Node newNode = new Node(current.val);
 newNode.next = current.next;
 current.next = newNode;
 current = newNode.next;
 }
 
 // 第二步：设置复制节点的random指针
 current = head;
 while (current != null) {
 if (current.random != null) {
 current.next.random = current.random.next;
 }
 current = current.next.next;
 }
 
 // 第三步：拆分链表
 Node newHead = head.next;
 current = head;
 while (current != null) {
 Node temp = current.next;
 current.next = temp.next;
 if (temp.next != null) {
 temp.next = temp.next.next;
 }
 current = current.next;
 }
 
 return newHead;
 }
}

• ​时间复杂度​：O(n)，三次遍历链表
• ​空间复杂度​：O(1)，只使用固定数量的指针变量