138. 复制带随机指针的链表 - 力扣（LeetCode） (leetcode-cn.com)

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。

例子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]]

例子2：

输入：head = []
输出：[]

解释：给定的链表为空（空指针），因此返回null

python:

# Definition for a Node.
# 这个更通用一点!!
class Node:
    def __init__(self, x: int, next: 'Node' = None, random: 'Node' = None):
        self.val = int(x)
        self.next = next
        self.random = random


class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        Mydic = dict()
        def recursion(node: 'Node'):
            if node is None: return None
            if node in Mydic: return Mydic.get(node)
            root = Node(node.val)
            Mydic[node] = root
            root.next = recursion(node.next)
            root.random = recursion(node.random)
            return root
        return recursion(head)


# 2.1 思路1
# 这个题和剑指offer中的复杂链表的复制是一样的。
# 用一个字典来记录旧链表和新链表各个节点的对应关系。
class SolutionOne(object):
    def copyRandomList(self, head):
        """
        :type head: Node
        :rtype: Node
        """
        if head == None:
            return None
        memories = {} # 在这个字典里，key是旧链表的节点，val是新链表的节点。
        node = head
        while node != None:
            cloneNode = Node(node.val,None,None)
            memories[node] = cloneNode
            node = node.next
        node = head
        while node:  # 这里用dict.get因为key值如果为空的话，就会返回默认值None
            # 根据字典的映射关系来处理新链表的random和next关系。
            memories.get(node).next = memories.get(node.next)
            memories.get(node).random = memories.get(node.random)
            node = node.next
        return memories[head]   # head的val是head的复制节点（即新节点的头结点）


# 2.2 思路2
# 分三步，第一复制链表，第二复制random关系，
# 第三分离新旧链表。这种做法是在原链表直接复制，空间复杂度为o(1)。
# 注意空节点是没有next节点和random节点的
class SolutionTwo(object):
    def copyRandomList(self, head):
        """
        :type head: Node
        :rtype: Node
        """
        if head == None:
            return head
        cur = head
        while cur:
            clone = Node(cur.val,cur.next,None)
            curNext = cur.next
            cur.next = clone
            cur = curNext
        cur = head
        while cur:
            if cur.random == None:
                cur.next.random = None
            else:
                cur.next.random = cur.random.next
            cur = cur.next.next
        cur = head
        newHead = head.next
        while cur.next:   # 要是cur.next为空的话，空节点没有next节点，所以循环截止条件就是cur.next为空
            curNext = cur.next
            cur.next = cur.next.next
            cur = curNext
        return newHead


if __name__ == '__main__':
    # headList = [[1,1],[2,1]]
    # headList = [[7,"null"],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
    headList = [[3,"null"],[3,0],[3,"null"]]
    # headList = []
    if headList:
        resultList = []
        for i in range(len(headList)):
            node1 = Node(headList[i][0])
            if headList[i][1] == "null":
                pass
            else:
                node2 = Node(headList[i][1])
                node1.next = node2
            result = Solution().copyRandomList(node1)
            # result = SolutionOne().copyRandomList(node1)
            # result = SolutionTwo().copyRandomList(node1)
            nodeList = []
            while (result != None):
                nodeList.append(result.val)
                print(f"索引{i}: ", result.val)
                result = result.next
            if len(nodeList) < 2:
                nodeList.append("null")
            resultList.append(nodeList)
        print("输出: ", resultList)
    else:
        print("输出: ", [])