[LeetCode] 138. Copy List with Random Pointer

Problem

A linked list of length n is given such that each node contains an additional random pointer, which could point to any node in the list, or null.

Construct a deep copy of the list. The deep copy should consist of exactly n brand new nodes, where each new node has its value set to the value of its corresponding original node. Both the next and random pointer of the new nodes should point to new nodes in the copied list such that the pointers in the original list and copied list represent the same list state. None of the pointers in the new list should point to nodes in the original list.

For example, if there are two nodes X and Y in the original list, where X.random --> Y, then for the corresponding two nodes x and y in the copied list, x.random --> y.

Return the head of the copied linked list.

The linked list is represented in the input/output as a list of n nodes. Each node is represented as a pair of [val, random_index] where:

• val: an integer representing Node.val
• random_index: the index of the node (range from 0 to n-1) that the random pointer points to, or null if it does not point to any node. Your code will only be given the head of the original linked list.

Example 1:

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

Example 2:

Input: head = [[1,1],[2,1]]
Output: [[1,1],[2,1]]

Example 3:

Input: head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
Output: [[3,null],[3,0],[3,null]]

Constraints:

• 0 <= n <= 1000
• -10^4 <= Node.val <= 10^4
• Node.random is null or is pointing to some node in the linked list.

---

Solution

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        Map<Node, Node> map = new HashMap<Node, Node>();
        Node tmp = head;
        while (tmp != null) {
            map.put(tmp, new Node(tmp.val));
            tmp = tmp.next;
        }
        tmp = head;
        while (tmp != null) {
            map.get(tmp).next = map.get(tmp.next);
            map.get(tmp).random = map.get(tmp.random);
            tmp = tmp.next;
        }
        return map.get(head);
    }
}

Explanation

• 문제에서 주어지는 Linked List를 Deep copy하기 위해서는 기존의 리스트의 개수와 같은 개수의 노드를 일단 전부 생성해야한다. 그렇지 않으면 random 참조변수에 노드를 할당할 수가 없다.
• 이 때, 자료구조 Map을 사용하여 기존의 노드를 key로, 새로운 노드를 value로 할당하면 next 포인터와 random 포인터의 위치를 쉽게 파악하여 Deep copy를 할 수 있다.
• head 노드를 참조하는 임시 변수 tmp를 선언하여 사용한다.

  Map<Node, Node> map = new HashMap<Node, Node>();
  Node tmp = head;
  while (tmp != null) {
    map.put(tmp, new Node(tmp.val));
    tmp = tmp.next;
  }
  

• head 노드를 다시 사용하기 위해서 임시 변수 tmp에 head 노드를 다시 할당한다.

  tmp = head;
  

• while 반복문을 선언해 새로운 노드의 next 포인터와 random 포인터에 노드를 할당해준다.

  while (tmp != null) {
    map.get(tmp).next = map.get(tmp.next);
    map.get(tmp).random = map.get(tmp.random);
    tmp = tmp.next;
  }
  

• Map에서 기존의 head 노드를 key값으로 value를 호출하면 새로운 노드의 head 노드가 반환되고 이를 메서드의 반환값으로 작성한다.

  return map.get(head);