算法如果链表里有随机指针怎么拷贝？-复制带有随机指针的链表-力扣经典题目讲解带图保姆级别教程

Posted 2022-01-07 @小小Programmer

【算法】如果链表里有随机指针怎么拷贝？-力扣经典题目讲解【保姆级别教程】
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题目：力扣OJ138-复制带随即指针的链表

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文章目录

• • 题目
  • 分析
  • 一些关于学数据结构的提醒
  • 算法及实现
  • • 链表结构
    • 解题思路
  • 完整代码
  • 尾声

题目

分析

题目初步分析：
看完这道题，我们首先要知道的-什么是带有随机指针的链表。
当然，题目写的太“高级”，感觉很厉害的样子，其实没那么难理解
我们通过leetcode提供给我们的结构图，我们可以看到。
这个特殊的链表总体结构上是一个单链表，与单链表不同的是，这个链表的每一个结点里多了一个random指针，它指向的结点是不确定的。有可能指向第一个结点，有可能指向第二个，有可能指向它自己，有可能指向NULL。这就给我们的拷贝制造了很多麻烦。
当然，这道题对于初学数据结构的伙伴来说，算是一道比较难的题目了，所以，看完这篇博客，相信我们可以很好地解决这个问题，并且我相信我们的能力，会有一个层次的提升。

一些关于学数据结构的提醒

我曾经在以前的博客里面讲过，学习编程，特别是学到指针，数据结构这些内容的时候。画图是非常重要的，这些题目，虽然我学习的时间并不是很久，但是我可以很负责任地说，学编程，不画图，一定学不好。伙伴们看看这道题，不画图根本不可能想得出来。

算法及实现

链表结构

struct Node 
    int val;
    struct Node *next;
    struct Node *random;
 ;

解题思路

首先：想要解决这一道题，想要直接拷贝是肯定不行的，如果我们拷贝出来的空间不和原来的结点有联系的话，random是处理不了的。
所以，我们的新开辟出来的结点一定要和原来的结点有联系。因此
第一步：将新拷贝的结点链接到我们原来的结点的后面。并重新链接起来。做完这个步骤，原来三个结点的链表会变成六个结点，原来四个结点的链表会变成八个结点。
即如图所示

做完这一步，我们新拷贝的结点就和我们原来的结点建立了联系。

第二步： 处理random指针： 做完第一步之后，我们要敏锐地发现，拷贝出来的结点的random所指向的结点，应该是原来结点的random所指向的结点的后面那个结点。这样我们的random不就可以处理了吗。
我们再梳理一次上面那句话：新拷贝出来的结点的random指向原来拷贝出来的random所指向的结点的后面那个结点（当然，如果原来random指向的是NULL，那我们新random也直接指向NULL就可以了，这里记得判断一下
，否则容易造成对空指针解引用的问题，导致OJ过不了。） 这个就是整道题的精髓所在，处理random的方法。

做完第二步之后，我们就处理好了random指针的问题，最麻烦的一步解决了。

第三步：断开新链表和旧链表的联系
目前的状况是这样子的：（由于加上random的箭头，版面太乱了，图片里就不加上箭头了，用“已处理好”代替）

现在需要做的，就是断开二者联系，使它成为一个独立链表。
首先，我们需要三个指针,防止结点的丢失：cur(用于遍历)，copy(cur后面拷贝的结点),next(copy后面的那个结点，也就是原链表cur后面的那个结点)。
这里只要注意一下拆指针的顺序即可，这一部分我们在其它的题也接触很多了。这里就不赘述了。

完整代码

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
    if (head == NULL) //防止传进来空链表
        return NULL;
    
    struct Node* cur = head;
    //1.拷贝链表，放到原来结点的后面
    while (cur) 
        struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->next = NULL;
        copy->val = cur->val;

        copy->next = cur->next;//先让新的指向后面
        cur->next = copy;//然后再让前面的指向新的
        //注意顺序

        //让指针动起来(迭代)
        cur = cur->next->next;
    
    //2.处理random
    cur = head;//cur重新来过
    while (cur) 
        struct Node* copy = cur->next;
        //写链表一定要细心再细心
        //题目说random有可能为空，所以：
        if (cur->random != NULL) //记得判断一下
            copy->random = cur->random->next;//关键
        
        else 
            copy->random = NULL;
        
        //迭代
        cur = cur->next->next;//因为中间间隔了一个拷贝结点
    
    //3.拆
    //这里一定要画图分析注意一下
    //三个指针，cur copy next，当走到最后一步的时候，next已经是空了，这个时候copy=copy->next->next就不对了，应该直接置成空
    //此时我们发现，我们的函数是要返回新的头结点的，但是我们弄丢了，所以要保存
    cur = head;
    struct Node* copyhead = head->next;//先保存头
    while (cur) 
        struct Node* copy = cur->next;
        struct Node* next = copy->next;

        cur->next = next;
        if (next != NULL) //最后一步防止next已经为空了
            copy->next = next->next;
        

        //迭代
        cur = next;
    
    return copyhead;

尾声

以上就是这期博客所带来的-复制带有随机指针的链表的力扣经典题。这题对于初学者来说难度确实有点高。但是相信看到这里的伙伴，应该已经可以基本完成这道题了。这边建议下去以后我们再独立做一遍。如果你感觉这篇博客对你有帮助的话，别忘了点赞关注收藏转发哦！你们的支持是我必不可少的动力