138. [链表][哈希表][回溯]复制带随机指针的链表

138. 复制带随机指针的链表

方法一：两次哈希表

• 第一次，用哈希表存放各个节点的值（以创建新节点的方式复制）；
• 第二次，复制各个节点的指向；

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        HashMap<Node, Node> hashMap = new HashMap<Node, Node>();  // 创建HashMap集合
        Node curr = head;
        // 复制节点值
        while (curr != null){
            // 存储
            hashMap.put(curr, new Node(curr.val));  // 顺序遍历，存储老节点和新节点（先存储新创建的结点值）
            curr = curr.next;
        }
        // 复制节点指向
        curr = head;
        while (curr != null){
            hashMap.get(curr).next = hashMap.get(curr.next);
            hashMap.get(curr).random = hashMap.get(curr.random);
            curr = curr.next;
        }
        return hashMap.get(head);
    }
}

方法二：\(O(1)空间的迭代复制\)

如上图的直观解释，我们可以直接将复制节点创建在源结点的右侧，并让源结点的next指针指向它，方便我们下一步复制random节点。

所有节点都复制好以后，我们再将链表解开。

// 执行耗时:0 ms,击败了100.00% 的Java用户
// 内存消耗:37.6 MB,击败了100.00% 的Java用户

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if (head == null){
            return null;
        }
        Node ptr = head;
        while (ptr != null){
            // A 复制 A'(复制节点的值)
            Node newNode = new Node(ptr.val);
            // 然后复制的A'放置在A的旁边
            // src: A->B->C
            // after copy: A->A'->B->B'->C->C'
            newNode.next = ptr.next;
            ptr.next = newNode;
            ptr = newNode.next;
        }
        // 此时，我们仅仅完成了next指针的复制
        // 下面我们需要复制random指针

        // A->A'->B->B'->C->C'
        ptr = head;

        while (ptr != null){
            ptr.next.random = (ptr.random != null) ? ptr.random.next : null;  // 因为正好复制在了下一个节点里
            ptr = ptr.next.next;
        }

        // 将原链表与克隆链表分开
        Node ptr_old = head;
        Node ptr_new = head.next;
        Node head_old = head.next;
        while (ptr_old != null){
            ptr_old.next = ptr_old.next.next;
            ptr_new.next = (ptr_new.next != null) ? ptr_new.next.next : null;
            ptr_old = ptr_old.next;
            ptr_new = ptr_new.next;
        }
        return head_old;
    }
}