一、题目形容

给你一个长度为 n 的链表，每个节点蕴含一个额定减少的随机指针 random ，该指针能够指向链表中的任何节点或空节点。

结构这个链表的深拷贝。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可能示意雷同的链表状态。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示意输出/输入中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 示意：

val：一个示意 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范畴从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码只承受原链表的头节点 head 作为传入参数。

节点定义：

class Node {    int val;    Node next;    Node random;    public Node(int val) {        this.val = val;        this.next = null;        this.random = null;    }}

二、示例

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

三、思路

额定空间复杂度为O(1)的写法

1、在原链表每个节点前面，复制一个新的节点，并连到老节点前面

即：

复制前：1 -> 2 -> 3，

复制后：1 -> 1\` -> 2 -> 2\` -> 3 -> 3\`

2、将原节点random指针的关系，在新节点中复制一份

3、拆散新老节点

额定空间复杂度为O(N)的写法

1、应用Map存储新老节点，Key：老节点，Value：新节点

2、结构老节点对应的新节点

3、调整新节点的next指针、调整新节点的random指针

四、源码

额定空间复杂度为O(1)的写法

/** * @author Java和算法学习：周一 */public Node copyRandomList(Node head) {    if (head == null) {        return null;    }    // 1.将新节点插入到老节点前面    // 调整前：1 -> 2 -> 3 -> null，调整后：1 -> 1` -> 2 -> 2` -> 3 -> 3` -> null    Node current = head;    Node next = null;    while (current != null) {        // 标记原链表中以后节点的next节点        next = current.next;        // 在原链表以后节点的前面插入新节点        current.next = new Node(current.val);        // 调整新插入节点的next节点        current.next.next = next;        // 以后节点后移        current = next;    }    // 2.调整新插入节点的random指针    Node copy = null;    current = head;    while (current != null) {        // 新节点        copy = current.next;        // 标记原链表中以后节点的next节点        next = current.next.next;        // 调整新节点的random节点        copy.random = current.random != null ? current.random.next : null;        // 以后节点后移        current = next;    }    // 3.拆散新老节点    current = head;    // 记录新链表的头节点    Node res = head.next;    while (current != null) {        // 新节点        copy = current.next;        // 标记原链表中以后节点的next节点        next = current.next.next;        // 以后节点的next节点指向原链表中以后节点的next节点（行将老节点的援用调整回去）        current.next = next;        // 新节点的next节点指向 原链表中以后节点next节点 的next节点（即抽出新节点的援用）        copy.next = next != null ? next.next : null;        // 以后节点后移        current = next;    }    // 返回新链表的头节点    return res;}

额定空间复杂度为O(N)的写法

/** * @author Java和算法学习：周一 */public Node copyRandomListByMap(Node head) {    // Key：老节点，Value：新节点    HashMap<Node, Node> map = new HashMap<>();    Node current = head;    while (current != null) {        // 结构老节点对应的新节点        map.put(current, new Node(current.val));        current = current.next;    }    current = head;    while (current != null) {        // 调整新节点的next指针        map.get(current).next = map.get(current.next);        // 调整新节点的random指针        map.get(current).random = map.get(current.random);        current = current.next;    }    return map.get(head);}

五、测试后果

额定空间复杂度为O(1)的写法

额定空间复杂度为O(N)的写法

从LeetCode官网的测试后果能够看出，执行用时没有差距，内存耗费（即额定空间复杂度）的差距就很显著了，一个战胜 99.94% 的用户，一个只战胜了 48.64% 的用户。