Copy List with Random Pointer的解题报告

题目要求：

A linked list is given such that each node contains an additional random pointer which could point to any node in the list or null.

Return a deep copy of the list.

题目就是让你复制一个单链表，但是该链表有一个特殊的地方，每个节点含有一个随机指针，可能指向任何一个节点，这是题目的难点。

解题思路：最常规的方法应该是利用map关联容器。将原节点和复制节点关联起来，然后通过map的关联关系，将原链表中的随机指针复制进复制链表中。以下是代码，大概思路是先生成一个与原链表相同的只有next指针的单链表，并且将新旧节点关联起来，然后在遍历一遍原链表，将随机指针复制进去。

/** * Definition for singly-linked list with a random pointer. * struct RandomListNode { *     int label; *     RandomListNode *next, *random; *     RandomListNode(int x) : label(x), next(NULL), random(NULL) {} * }; */class Solution {public:    RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {        RandomListNode *original=head;        if(head==NULL)return NULL;        RandomListNode *newlist;        map<RandomListNode*,RandomListNode*> mark;        RandomListNode *newnode=new RandomListNode(0);        newnode->label=head->label;        newlist=newnode;        mark.insert(make_pair(head,newlist));        while(original->next!=NULL)        {            newnode=new RandomListNode(0);            newlist->next=newnode;            original=original->next;            newlist=newlist->next;            newlist->label=original->label;            mark.insert(make_pair(original,newlist));        }        original=head;        while(original!=NULL)        {            mark[original]->random=mark[original->random];            original=original->next;        }        return mark[head];    }};

除了这个方法以外，还有一个更巧妙的算法，这个方法不用保存原始链表的映射关系，构建新节点时，指针做如下变化，即把新节点插入到相应的旧节点后面：

 

 

同理分两步

 

1、构建新节点random指针：new1->random = old1->random->next, new2->random = NULL, new3->random = NULL, new4->random = old4->random->next

 

2、恢复原始链表以及构建新链表：例如old1->next = old1->next->next,  new1->next = new1->next->next

 

该算法时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1).

以下是代码：

/** * Definition for singly-linked list with a random pointer. * struct RandomListNode { *     int label; *     RandomListNode *next, *random; *     RandomListNode(int x) : label(x), next(NULL), random(NULL) {} * }; */class Solution {public:    RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {        if (head == NULL) return NULL;        RandomListNode *pos1 = head, *pos2 = head->next;        while (pos1 != NULL) {            pos1->next = new RandomListNode(pos1->label);            pos1->next->next = pos2;            pos1 = pos2;            if (pos2 != NULL)                pos2 = pos2->next;        }        pos1 = head;  pos2 = head->next;        while (pos1 != NULL) {            if (pos1->random == NULL) {                pos2->random = NULL;            } else {                pos2->random = pos1->random->next;            }            pos1 = pos1->next->next;            if (pos2->next != NULL)                pos2 = pos2->next->next;        }        RandomListNode *res = head->next;        pos1 = head; pos2 = head->next;        while(pos2->next != NULL) {            pos1->next = pos2->next;            pos1 = pos2;            if (pos2->next != NULL)                pos2 = pos2->next;        }        pos1->next = NULL;        pos2->next = NULL;        return res;    }};