【算法面试必刷】138. 随机链表的复制

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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。

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138. 随机链表的复制 – 力扣（LeetCode）https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/?envType=study-plan-v2&envId=top-100-liked

思路

核心思想：使用哈希表建立原节点到新节点的映射。

这种方法简单直观，且能处理 random 指向任意节点的情况（包括 null）。

复杂度

• 时间复杂度：O(n)，需要遍历原链表两次，每次遍历所有节点。

• 空间复杂度：O(n)，哈希表存储了 n 个节点的映射关系。

代码

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
int val;
Node* next;
Node* random;

Node(int _val) {
val = _val;
next = NULL;
random = NULL;
}
};
*/

class Solution {
public:
Node* copyRandomList(Node* head) {
// 如果原链表为空，直接返回空指针
if (!head) return nullptr;

// 哈希表：key 为原节点指针，value 为新创建的对应节点指针
unordered_map<Node*, Node*> nodeMap;

// 第一次遍历：创建所有新节点，并建立映射
Node* cur = head;
while (cur != nullptr) {
// 以原节点的值创建新节点，并将映射存入哈希表
nodeMap[cur] = new Node(cur->val);
cur = cur->next;
}

// 第二次遍历：连接新节点的 next 和 random 指针
cur = head;
while (cur != nullptr) {
// nodeMap[cur] 是当前原节点对应的新节点
// 新节点的 next 应指向原节点的 next 对应的新节点（通过哈希表查找）
nodeMap[cur]->next = nodeMap[cur->next];
// 新节点的 random 应指向原节点的 random 对应的新节点（若原 random 为空，则哈希表查找返回 nullptr）
nodeMap[cur]->random = nodeMap[cur->random];
cur = cur->next;
}

// 返回原链表头节点对应的新节点，即新链表的头
return nodeMap[head];
}
};