Copy List with Random Pointer 深度拷贝，浅度拷贝，Lazy拷贝解析

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

Return a deep copy of the list.

分析：

题目给出了一个特殊的单链表。链表的每一个节点多了个指针域: random. 随机只向链表的某一个 node。

题目要求我们给出这个链表的一个 deep copy.

首先，何为 deep copy ??

Part 1:  三种 Object Copy 的对比(以 Array 为例)

1. Shallow copy

拷贝时仅仅复制的是 指针 或者 引用， 也就是说 数据仅存在一份。

当然，得到效率的同时，存在的问题就是，如果原来的数据改变了， 复制后的对象也改变了，因为仅仅存在一份数据!!!

Note: 其实是出于效率的考虑，在某些场合，并不需要多份数据时，可以采用 shallow copy



2. Deep copy

与 shallow copy 不同，deep copy 复制后，数据有多份。因此， deep copy 也比较费时。

在 C++ 中，可以自行定义类的 copy 构造函数来实现 deep copy.

Python 中，array 默认的复制是 shallow copy,  可以采用 copy 模块的 deep copy



3. Lazy copy

这是一种上述两种策略的组合。又称为 copy-on-write.

最初复制时，采用效率更高的 shallow copy,  同时用一个计数器 counter 记录当前share数据的对象数目。

当需要对数据进行修改时，根据 counter, 采用 deep-copy，

也就是当需要 deep-copy  时，才调用比较费时的 deep-copy.

回归本题：deep copy of the list

对于正常的单链表， 一份 deep copy 非常的容易。只要对链表循环一次，依次复制节点即可。

但是问题的困难在于： Node 多了一个 random 指针域。

对于 random 域：

        如果 原链表： Node i 指向 Node j

                 新链表： Node i 同样指向 Node j（新链表的node）



如何能够找到新链表每个节点 random 域 所指向的节点呢？？

思路： Step 1: 首先指向在原链表的每个节点后面，复制一个新的节点，原链表长度变为 2 倍

                          random 指针指向的是 原链表节点 random 指针指向的节点的后面的那个节点

              Step 2: 将链表拆成两个 lists



                       

/**
* Definition for singly-linked list with a random pointer.
* struct RandomListNode {
*     int label;
*     RandomListNode *next, *random;
*     RandomListNode(int x) : label(x), next(NULL), random(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {
RandomListNode *tHead = head;
RandomListNode *next = NULL;
while(tHead)
{
next = tHead->next;
RandomListNode *node = new RandomListNode(tHead->label);
node->next = tHead->next;
//node->random = tHead->random;
tHead->next = node;
tHead= next;
}
tHead = head;
while(tHead)
{
if(tHead->random) tHead->next->random = tHead->random->next;
tHead = tHead->next->next;
}
RandomListNode *retHead = NULL;
RandomListNode *tRet = NULL;

tHead = head;
RandomListNode *next2 = NULL;
while(tHead)
{
if(retHead == NULL)
{
next2 = tHead->next->next;
retHead = tHead->next;
tRet = retHead;
tHead->next = next2;
tHead = next2;
}
else
{
next2 = tHead->next->next;
tRet->next = tHead->next;
tHead->next = next2;
tHead = next2;
tRet = tRet->next;
}

}
return retHead;
}
};