链表——随机链表的复制

设置指针的next域时一定要注意空指针访问错误

深拷贝是什么？
深拷贝 = 完完全全复制一份新的，跟原来的彻底没关系。

浅拷贝是什么？
只复制第一层，里面的对象还是共用原来的。
比如：

• 你有一个链表节点 A
• 浅拷贝出 A'
• A' 的 next、random 还是指向原来的节点
  结果：

你改原链表 → 新链表也跟着变

解题思路

1. 复制节点并拼接：在原链表每个节点后面插入一个值相同的新节点
2. 复制随机指针：利用原节点的random指针，给新节点复制random指针
3. 拆分链表：把原链表和新链表分离，得到最终的深拷贝链表

Java完整代码如下：
// 链表节点定义（题目给定）
class Node {

int val;
Node next;
Node random;

public Node(int val) {
this.val = val;
this.next = null;
this.random = null;
}
}

public class Solution {

public Node copyRandomList(Node head) {
if (head == null) {
return null;
}

// 第一步：在每个原节点后面创建复制节点 1->1'->2->2'->3->3'
Node cur = head;
while (cur != null) {
// 创建新节点，值与原节点相同
Node copyNode = new Node(cur.val);
// 插入到原节点与下一个节点之间
copyNode.next = cur.next;
cur.next = copyNode;
// 移动到原链表的下一个节点
cur = copyNode.next;
}

// 第二步：设置复制节点的 random 指针
cur = head;
while (cur != null) {
// 新节点的random = 原节点random对应的复制节点
if (cur.random != null) {
cur.next.random = cur.random.next;
}
cur = cur.next.next; // 跳过复制节点，遍历原节点
}

// 第三步：拆分原链表和复制链表，得到深拷贝结果
Node newHead = head.next; // 新链表头节点
Node newCur = newHead;
cur = head;
while (cur != null) {
// 恢复原链表的next指针
cur.next = newCur.next;
cur = cur.next;
// 拼接新链表
if (cur != null) {
newCur.next = cur.next;
newCur = newCur.next;
}
}

return newHead;
}
}

代码逐段解析

1. 边界判断
   如果原链表为空，直接返回null，避免空指针异常。
2. 第一步：插入复制节点

• 遍历原链表，对每个原节点cur，创建值相同的新节点copyNode
• 把copyNode插入到cur和cur.next之间
• 最终链表结构：原1 → 新1 → 原2 → 新2 → 原3 → 新3...

3. 第二步：复制随机指针

• 原节点cur的random指向cur.random
• 那么新节点cur.next的random就指向cur.random.next（对应复制节点）
• 完美解决了随机指针无法直接复制的问题

4. 第三步：拆分链表

• 把拼接后的链表拆分成原链表和新链表
• 新链表就是我们需要的深拷贝结果
• 同时不破坏原链表结构

复杂度分析

• 时间复杂度：O (n)，只遍历链表 3 次，线性时间
• 空间复杂度：O (1)，仅使用常数个临时变量，无额外哈希表空间

代码解释：
if (cur != null) {
newCur.next = cur.next;
newCur = newCur.next;
}
这一步不会少新尾节点的null，而是防止空指针访问错误，因为原来在插入新节点的时候，尾节点并没有指向原链表的节点，而是保留null的next指针域。因此最后也不需要对它的next域作处理

做题过程中出现的代码错误：
Node newHead = head.next;
Node newCur = newHead;
cur = head;
while(cur!=null){
cur.next = newHead.next; // ❌ 错误！这里应该用 newCur，不是 newHead
cur = cur.next;
if(cur!=null){
newHead.next = cur.next; // ❌ 错误！这里应该用 newCur，不是 newHead
newHead = newHead.next; // ❌ 错误！这里应该用 newCur，不是 newHead
}
}
return newHead;

你定义了 newCur 作为新链表的遍历指针，但全程没有使用，反而一直用 newHead（新链表的头节点）来操作。这会导致最后返回的newHead是新链表的尾节点而不是头节点。

关键修复说明：

变量名修正：把所有错误的 newHead 操作，全部改为 newCur。

• newHead：仅作为新链表的头节点，只在初始化和返回时使用，全程不修改。
• newCur：作为新链表的遍历指针，负责逐个拼接新节点，保证链表顺序正确。