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。

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]]

> 解法一
(迭代) O(n)

定义一个 p 指针，遍历整个链表，复制每个节点，并将原链表和复制链表连在一起。
2、再次遍历整个链表，执行 p->next->random = p->random->next，复制 random 指针。
3、定义虚拟头节点 dummy 用来指向复制链表的头节点， 将两个链表拆分并复原原链表

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        for(auto p = head; p; p = p->next->next)  //复制每个节点，并将原链表和复制链表连在一起。
        {
            auto q = new Node(p->val);
            q->next = p->next;
            p->next = q;
        }

        for(auto p = head; p; p = p->next->next)   //复制random指针
        {
            if(p->random)
              p->next->random = p->random->next;
        }

        //拆分两个链表，并复原原链表
        auto dummy = new Node(-1), cur = dummy; 
        for(auto p = head; p; p = p->next)
        {
            auto q = p->next;
            cur = cur->next = q;
            p->next = q->next;
        }

        return dummy->next;
    }
};

> 解法二
哈希表

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(!head)  return head;
        unordered_map<Node*,Node*> mp;
        Node* startdex = new Node(head->val);
        mp[head] = startdex;
        Node* cur = startdex;
        Node* old = head->next;
        while(old){
            Node* node = new Node(old->val);
            cur -> next = node;
            cur = cur -> next;
            mp[old] = cur;
            old = old->next;
        }
        cur = startdex;
        old = head;
        mp[nullptr] = nullptr;
        while(cur){
            Node* node_old = old -> random;
            cur -> random = mp[node_old];
            cur = cur -> next;
            old = old -> next;
        }
        return startdex;
    }
};