【算法】剑指 Offer 35. 复杂链表的复制

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

示例 1：

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：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]
示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]
示例 4：

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

提示：

-10000 <= Node.val <= 10000
Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。
节点数目不超过 1000 。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/fu-za-lian-biao-de-fu-zhi-lcof
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方法一：迭代

该方法的思路比较直接，迭代两遍，第一遍拷贝此节点的next；第二遍迭代调整Random指针。另外需要额外空间保存每一个节点的指针，用于第二遍迭代时查找。

func copyRandomList(head *Node) *Node {
	if head == nil {
		return head
	}
	var (
		newNodes = make([]*Node, 0)
		oldNodes = make([]*Node, 0)
		oldp = head
		newp *Node
	)
	newHead := &Node{
		Val:    oldp.Val,
	}
	newNodes = append(newNodes, newHead)
	newp = newHead
	for ; oldp != nil && oldp.Next != nil; oldp = oldp.Next {
		oldNodes = append(oldNodes, oldp)
		tmp := &Node{
			Val:    oldp.Next.Val,
		}
		newp.Next = tmp
		newp = newp.Next
		newNodes = append(newNodes, tmp)
	}
	oldNodes = append(oldNodes, oldp)
	{ //再次迭代，调整Random
		oldp, newp = head, newHead
		for ; oldp != nil && newp != nil; {
			if oldp.Random != nil {
				var i int
				for i = 0; i < len(oldNodes); i++ {
					if oldp.Random == oldNodes[i] {
						break
					}
				}
				if i < len(oldNodes) {
					newp.Random = newNodes[i]
				}
			}
			oldp, newp = oldp.Next, newp.Next
		}
	}
	return newHead
}

方法一：迭代升级版

我们也可以不使用额外空间来保存已经拷贝过的结点，而是将链表进行拓展，在每个链表结点的旁边拷贝，比如 A->B->C 变成 A->A'->B->B'->C->C'，然后将拷贝的结点分离出来变成 A->B->C和A'->B'->C'，最后返回 A'->B'->C'。

func copyRandomList(head *Node) *Node {
	if head == nil {
		return head
	}
	oldP := head
	for ; oldP != nil; oldP = oldP.Next {
		tmp := &Node{
			Val:    oldP.Val,
			Next:   oldP.Next,
		}
		oldP.Next = tmp
		oldP = oldP.Next
	}
	oldP = head
	for ; oldP != nil;  {
		if oldP.Random != nil {
			oldP.Next.Random = oldP.Random.Next
		}
		oldP = oldP.Next.Next
	}
	oldP = head
	newHead := head.Next
	newP := head.Next
	for ; oldP != nil; {
		oldP.Next = oldP.Next.Next
		if newP.Next != nil {
			newP.Next = newP.Next.Next
		}
		oldP = oldP.Next
		newP = newP.Next
	}
	return newHead
}