随机链表的复制

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：

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]]

要解决这个问题，我们需要深拷贝一个带有随机指针的链表，确保所有指针指向新链表中的对应节点，而不是原链表中的节点。以下是详细的解决方案：

方法思路

复制节点并插入原链表：遍历原链表，为每个节点创建副本并插入到原节点之后。
设置随机指针：再次遍历链表，根据原节点的随机指针位置，设置副本节点的随机指针。
拆分链表：将原链表和复制链表分离，恢复原链表结构，同时得到独立的复制链表。

代码实现

/**
 * Definition for Node.
 * function Node(val, next, random) {
 *     this.val = val;
 *     this.next = next;
 *     this.random = random;
 * }
 */

/**
 * @param {Node} head
 * @return {Node}
 */
function copyRandomList(head) {
    if (!head) return null;
    
    // 第一步：复制每个节点并插入到原节点之后
    let curr = head;
    while (curr) {
        const copy = new Node(curr.val);
        copy.next = curr.next;
        curr.next = copy;
        curr = copy.next;
    }
    
    // 第二步：设置复制节点的随机指针
    curr = head;
    while (curr) {
        if (curr.random) {
            curr.next.random = curr.random.next; // 复制节点的random指向原节点random的下一个（即复制节点）
        }
        curr = curr.next.next;
    }
    
    // 第三步：拆分链表
    const newHead = head.next;
    let original = head;
    let copy = newHead;
    
    while (original) {
        original.next = copy.next; // 恢复原链表
        copy.next = original.next ? original.next.next : null; // 设置复制链表的next
        original = original.next;
        copy = copy.next;
    }
    
    return newHead;
}

复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。需要遍历链表三次。
空间复杂度：O(1)，除了复制节点外，只需要常数级的额外空间。

示例验证

输入：原链表 1 → 2 → 3，随机指针：1.random → 3，2.random → 1，3.random → 2。
输出：复制链表 1' → 2' → 3'，随机指针：1'.random → 3'，2'.random → 1'，3'.random → 2'。

过程：

复制节点并插入：
原链表变为：1 → 1' → 2 → 2' → 3 → 3'。
设置随机指针：
- 1' 的随机指针指向 3 的下一个节点 3'；
- 2' 的随机指针指向 1 的下一个节点 1'；
- 3' 的随机指针指向 2 的下一个节点 2'。
拆分链表：
- 原链表恢复为：1 → 2 → 3；
- 复制链表为：1' → 2' → 3'，所有随机指针正确指向新节点。

关键细节说明

节点插入：将复制节点插入到原节点之后，方便后续设置随机指针时快速定位。
随机指针设置：利用 curr.random.next 直接找到对应复制节点，避免使用额外空间记录映射关系。
链表拆分：通过交替更新原链表和复制链表的 next 指针，将两者分离，确保结构正确。

方法思路​

代码实现​

复杂度分析​

示例验证​

关键细节说明​

方法思路

代码实现

复杂度分析

示例验证

关键细节说明