【LeetCode.138】复制带随机指针的链表

题目：复制带随机指针的链表

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，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 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

val：一个表示 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。
你的代码只接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1：

1 2	输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]] 输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例 2：

1 2	输入：head = [[1,1],[2,1]] 输出：[[1,1],[2,1]]

示例 3：

1 2	输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]] 输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

示例 4：

1
2
3

输入：head = []
输出：[]
解释：给定的链表为空（空指针），因此返回 null。

提示：

0 <= n <= 1000
-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。

分析：

首先将该链表中每一个节点拆分为两个相连的节点，例如对于链表 A→B→C，我们可以将其拆分为 A→A ′ →B→B ′ →C→C ′ 。对于任意一个原节点 S，其拷贝节点 S ′ 即为其后继节点。

这样，我们可以直接找到每一个拷贝节点 S ′ 的随机指针应当指向的节点，即为其原节点 S 的随机指针指向的节点 T 的后继节点 T ′ 。需要注意原节点的随机指针可能为空，我们需要特别判断这种情况。

当我们完成了拷贝节点的随机指针的赋值，我们只需要将这个链表按照原节点与拷贝节点的种类进行拆分即可，只需要遍历一次。同样需要注意最后一个拷贝节点的后继节点为空，我们需要特别判断这种情况。

题解：

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head) return NULL;
        Node * ret = head;
        
        // 将A→B→C，拆分为 A→A ′ →B→B ′ →C→C ′
        while(ret){
            Node *q = new Node(ret->val);
            q->next = ret->next;   
            ret->next = q;      
            ret = q->next;
        }
        ret = head;
        
        // S ′ 指向其原节点 S 的随机指针指向的节点 T 的后继节点 T ′
        while(ret){
            Node* pre = ret;
            ret = ret->next;
            if(pre->random) ret->random = pre->random->next;
            else ret->random = NULL;            
            ret = ret->next;
        }
        ret = head->next;
        Node* p = head;
        Node * q = ret;
        Node * now = ret;
        
        //拆分原数组和拷贝数组
        while(p->next){
            now = now->next;
            q = p->next;
            p->next = now;          
            p = q;
        }
        return ret;
    }
};