【題目】一種特殊的單鏈表節點類描述如下

class Node{
    int value;
    Node next;
    Node rand;
    Node(int val){
        value = val;
    }
}

rand指標是單鏈表節點結構中新增的指標，rand可能指向連結串列中的任意一個節點，也可能指向null。
給定一個由Node節點型別組成的無環單鏈表的頭節點head，請實現一個函式完成這個連結串列的複製，並返回複製的新連結串列的頭節點。
【要求】時間複雜度0（N），額外空間複雜度0（1）

解法：

一、利用額外空間 雜湊表

1、新建一個雜湊表，以老連結串列的Node為key，值為對應copy的Node

2、處理next指標

3、處理rand指標

二、不利用額外空間

1、生成克隆節點，放在老連結串列的下一個，然後克隆節點去竄上老連結串列的下一個

2、設定rand指標

把1和克隆的1單獨拿出來，通過1找出rand指標的指向的Node節點，Node.next就是克隆的Node，讓克隆出來的1的rand指標指向克隆出來的Node。依次類推

3、分離新老連結串列

程式碼

package Algorithms;

/**
 * @author : zhang
 * @version : 1.0
 * @date : Create in 2021/8/11
 * @description :
 */


import
 
 java.util.HashMap;

public class CopyListWithRandom {

    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;
        public Node rand;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }

    //筆試  額外空間  雜湊表
    public static Node copyListWithRand1(Node head) {
        HashMap
 
<Node, Node> map = new HashMap<Node, Node>();
        Node cur = head;
        //1、迴圈往map中克隆Node，以老Node為key,value為對應copy的Node
        while (cur != null) {
            map.put(cur, new Node(cur.value));
            cur = cur.next;
        }
        cur = head;
        //2、處理next指標與rand指標
        while (cur != null) {
            //cur老   map.get(cur) 新
            //cur.next為連結串列中Node的下一個節點，
            //       找出來作為key，在map中查詢的value就是新Node【map.get(cur).next)】的next所要指向的節點
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).rand = map.get(cur.rand);
            cur = cur.next;
        }
        return map.get(head);
    }

    //面試：不利用額外空間
    public static Node copyListWithRand2(Node head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        Node cur = head;
        Node next = null;
        //1、 copy node and link to every node
        //例 【1 ->2 】 -> 【1 -> 1' -> 2 -> 2'】
        while (cur != null) {
            next = cur.next; //next儲存cur的下一個節點
            cur.next = new Node(cur.value); //cur的下一個Node指向新克隆的Node
            cur.next.next = next; //新克隆的Node的下一個節點指向next
            cur = next;//cur後移，然後重複以上操作
        }
        cur = head;
        Node curCopy = null;
        //2、 set copy node rand
        while (cur != null) {
            next = cur.next.next;
            curCopy = cur.next;
            curCopy.rand = cur.rand != null ? cur.rand.next : null;
            cur = next;
        }
        Node res = head.next;
        cur = head;
        //3、 split
        while (cur != null) {
            next = cur.next.next;
            curCopy = cur.next;
            cur.next = next;
            curCopy.next = next != null ? next.next : null;
            cur = next;
        }
        return res;
    }

    public static void printRandLinkedList(Node head) {
        Node cur = head;
        System.out.print("order: ");
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.value + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
        cur = head;
        System.out.print("rand:  ");
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.rand == null ? "- " : cur.rand.value + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Node head = new Node(1);
        head.next = new Node(2);
        head.next.next = new Node(3);
        head.next.next.next = new Node(4);
        head.next.next.next.next = new Node(5);
        head.next.next.next.next.next = new Node(6);

        head.rand = head.next.next.next.next.next; // 1 -> 6
        head.next.rand = head.next.next.next.next.next; // 2 -> 6
        head.next.next.rand = head.next.next.next.next; // 3 -> 5
        head.next.next.next.rand = head.next.next; // 4 -> 3
        head.next.next.next.next.rand = null; // 5 -> null
        head.next.next.next.next.next.rand = head.next.next.next; // 6 -> 4

        System.out.println("原連結串列為：");
        printRandLinkedList(head);
        Node res1 = copyListWithRand1(head);
        System.out.println("【方式1】copy的連結串列為：");
        printRandLinkedList(res1);
         Node res2 = copyListWithRand2(head);
        System.out.println("【方式2】copy的連結串列為：");
        printRandLinkedList(res2);
        System.out.println("原連結串列為：");
        printRandLinkedList(head);
    }
}

/**
 * 原連結串列為：
 * order: 1 2 3 4 5 6 
 * rand:  6 6 5 3 - 4 
 * 【方式1】copy的連結串列為：
 * order: 1 2 3 4 5 6 
 * rand:  6 6 5 3 - 4 
 * 【方式2】copy的連結串列為：
 * order: 1 2 3 4 5 6 
 * rand:  6 6 5 3 - 4 
 * 原連結串列為：
 * order: 1 2 3 4 5 6 
 * rand:  6 6 5 3 - 4 
 */