一、題目描述

請實現 copyRandomList 函數，復制一個復雜鏈表。在復雜鏈表中，每個節點除了有一個 next 指針指向下一個節點，還有一個 random 指針指向鏈表中的任意節點或者 null。

示例1：

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

輸出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例2：

輸入：head = [[1,1],[2,1]]

輸出：[[1,1],[2,1]]

示例3：

輸入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]

輸出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

示例4：

輸入：head = []

輸出：[]解釋：給定的鏈表為空（空指針），因此返回 null。

提示：

-10000 <= Node.val <= 10000

Node.random 為空(null)或指向鏈表中的節點。

節點數目不超過 1000 。

二、思路分析

注：思路分析中的一些內容和圖片參考自力扣各位前輩的題解，感謝他們的無私奉獻

分析

復制普通鏈表：給定鏈表的頭結點head，復制普通鏈表很簡單，只需遍歷鏈表，每輪需要：建立新結點 + 讓前驅結點的next指向當前這個新結點 + 讓當前這個新結點的next指向空

復制復雜鏈表：本題鏈表的結點新增了 random 指針，指向鏈表中的任意結點或者null。這個 random 指針意味著在復制過程中，除了構建前驅結點的next指針，還要構建前驅結點的ramdom指針。因此，每輪需要：建立2個新結點 + 讓前驅結點的next指向第1個新結點 + 讓前驅結點的random指向第2個新結點。但是這有一個問題：并不是每次都需要建立2個新結點。有時候前驅結點的random指向的是已經存在的結點，但是如何判斷出來呢？如果把所有結點遍歷一遍，那就太麻煩了。

思路

利用哈希表的查詢特點，考慮構建原鏈表結點和新鏈表對應結點的鍵值對映射關系，再遍歷構建新鏈表各結點的next和random引用指向即可。
?

算法流程：

①若頭節點head為空結點，直接返回NULL?；

②初始化：聲明一個哈希表dic，定義一個結點cur指向頭結點，這個cur控制后面的循環

③建立哈希映射：遍歷這個鏈表，每個鏈表結點對應建立一個新結點，并向dic添加鍵值對(原cur結點, 新cur結點)

④構建新鏈表的引用指向：構建新結點的next和random引用指向

⑤返回值： 返回新鏈表的頭結點，即dic[cur]

三、整體代碼

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        //若是空鏈表，則返回NULL
        if(head == NULL) return NULL;
        //創建一個結點，指向這個鏈表的頭結點。這個結點用來控制后面的循環
        Node* cur = head; 
        //創建一個哈希表
        unordered_map<Node*, Node*> map;
        while(cur != NULL){
            //為鏈表每個結點創建一個對應的新結點，并建立原結點和新結點的Map映射
            map[cur] = new Node(cur->val);
            cur = cur->next;
        }
        cur = head;
        //為新鏈表每個結點的next和random設置對應的指向
        while(cur != NULL){
            map[cur]->next = map[cur->next];
            map[cur]->random = map[cur->random];
            cur = cur->next;
        }
        //返回新鏈表的頭結點
        return map[head];
    }
};

總結