138. 复制带随机指针的链表

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]]

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：

• 0 <= n <= 1000
• -10000 <= Node.val <= 10000
• Node.random 为空（null）或指向链表中的节点。

链表 中等

代码

1. 字典法

"""
# Definition for a Node.
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':
        if not head:
            return None
        d = defaultdict()
        newHead = Node(head.val)
        d[head] = newHead
        pre = newHead
        p = head.next
        while p:
            node = Node(p.val)
            pre.next = node
            pre = node
            d[p] = node
            p = p.next
        p = head
        while p:
            if p.random:
                d[p].random = d[p.random]
            else:
                d[p].random = None
            p = p.next

        return newHead

2. 原地替换

class Solution:
    def copyRandomList(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head:
            return None
        h = Node(-1,head)
        p = h.next
        while p:
            node = Node(p.val, p.next)
            p.next = node
            p = node.next
        p = h.next
        while p:
            if p.random:
                p.next.random = p.random.next
            p = p.next.next
        p = h.next.next
        while p:
            if p.next:
                p.next = p.next.next
            p = p.next
        return h.next.next