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LeetCode[中等] 138. 随机链表的复制

article 2024/9/29 3:36:08

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。

思路

当链表不为空时，将链表的头结点记为 copyHead，其 next 指针和 random 指针指向的结点也需要复制，复制后的结果分别是结点 copyHead 的 next 指针和 random 指针指向的结点。对于 next 指针和 random 指针指向的结点，可以使用同样的方法复制。因此复制链表的过程是一个递归的过程。

为了避免重复操作，需要使用哈希表记录原始链表中的每个结点对应的复制链表中的结点，只有当原始链表中的结点未复制时才需要将该结点复制，如果原始链表中的结点已复制则从哈希表中获得对应的复制结点。

为何会重复操作：在递归过程中，如果链表中有多个节点相互引用，比如 next 和 random 指向已经复制的节点，未使用哈希表时，每次访问这些节点都会再次调用复制方法，导致重复的递归操作。这不仅增加了时间复杂度，还可能导致栈溢出。哈希表的作用是缓存已复制的节点，从而避免重复处理。

/*
// Definition for a Node.
public class Node {
    public int val;
    public Node next;
    public Node random;
    
    public Node(int _val) {
        val = _val;
        next = null;
        random = null;
    }
}
*/

public class Solution {
    IDictionary<Node, Node> copyDictionary = new Dictionary<Node, Node>();
    public Node CopyRandomList(Node head) {
        if(head == null)
            return null;

        if(!copyDictionary.ContainsKey(head))
        {
            Node copyHead = new Node(head.val);
            copyDictionary.Add(head, copyHead);
            copyHead.next = CopyRandomList(head.next);
            copyHead.random = CopyRandomList(head.random);
        }
        return copyDictionary[head];
    }
}