二叉搜索树与双向链表

题目描述

输入一棵二叉搜索树，将该二叉搜索树转换成一个排序的双向链表。要求不能创建任何新的结点，只能调整树中结点指针的指向。

思路

递归方法：

1. 将左子树构造成双链表，并返回链表尾节点。
2. 如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表。
3. 将右子树构造成双链表，并返回链表尾节点。
4. 定位至右子树双链表的第一个节点。
5. 如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后。
6. 根据左子树链表是否为空确定返回的节点。

代码段

/* struct TreeNode { int val; struct TreeNode *left; struct TreeNode *right; TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) { } };*/
class Solution {
public:
    TreeNode* Link(TreeNode* root)
{
    if(!(root->left) && !(root->right))      //叶节点返回
    {
         return root;
    }
    TreeNode* rootleft = root->left;      //保存当前左右孩子，防止后面更改
    TreeNode* rootright = root->right;
    if(rootleft)                        //递归调用左子树，并返回左链的最后一个节点
    {
        TreeNode* leftTree = Link(rootleft);
        leftTree->right = root;
        root->left = leftTree;
        root->right = NULL;
    }
    if(rootright)    //递归调用右子树
    {
        TreeNode* temp = Link(rootright);
        while(temp->left)             //找到右子树的第一个节点
            temp = temp->left;
        TreeNode* rightTree = temp;    //完成连接操作
        rightTree->left = root;
        root->right = rightTree;
        if(!rootleft)
            root->left = NULL;
        while(rightTree->right)      //返回右子树的最后一个节点
            rightTree = rightTree->right;
        return rightTree;
    }
    return root;    //不存在右子树时，最小的节点为root
}
TreeNode* Convert(TreeNode* pRootOfTree)
{
    if(!pRootOfTree)
        return NULL;
    TreeNode* p = pRootOfTree;
    while(p->left)
        p = p->left;
    TreeNode* head = p;
    Link(pRootOfTree);
    return head;
}
};

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其他思路

链接：https://www.nowcoder.com/questionTerminal/947f6eb80d944a84850b0538bf0ec3a5
来源：牛客网

方法一：非递归版
解题思路：
1.核心是中序遍历的非递归算法。
2.修改当前遍历节点与前一遍历节点的指针指向。
    import java.util.Stack;
    public TreeNode ConvertBSTToBiList(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        TreeNode p = root;
        TreeNode pre = null;// 用于保存中序遍历序列的上一节点
        boolean isFirst = true;
        while(p!=null||!stack.isEmpty()){
            while(p!=null){
                stack.push(p);
                p = p.left;
            }
            p = stack.pop();
            if(isFirst){
                root = p;// 将中序遍历序列中的第一个节点记为root
                pre = root;
                isFirst = false;
            }else{
                pre.right = p;
                p.left = pre;
                pre = p;
            }      
            p = p.right;
        }
        return root;
    }
方法二：递归版
解题思路：
1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点。
2.定位至左子树双链表最后一个节点。
3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表。
4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点。
5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后。
6.根据左子树链表是否为空确定返回的节点。
    public TreeNode Convert(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null)
            return root;
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        TreeNode p = left;
        // 2.定位至左子树双链表最后一个节点
        while(p!=null&&p.right!=null){
            p = p.right;
        }
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null){
            p.right = root;
            root.left = p;
        }
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null){
            right.left = root;
            root.right = right;
        }
        return left!=null?left:root;       
    }
方法三：改进递归版
解题思路：
思路与方法二中的递归版一致，仅对第2点中的定位作了修改，新增一个全局变量记录左子树的最后一个节点。
    // 记录子树链表的最后一个节点，终结点只可能为只含左子树的非叶节点与叶节点
    protected TreeNode leftLast = null;
    public TreeNode Convert(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null){
            leftLast = root;// 最后的一个节点可能为最右侧的叶节点
            return root;
        }
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null){
            leftLast.right = root;
            root.left = leftLast;
        }
        leftLast = root;// 当根节点只含左子树时，则该根节点为最后一个节点
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null){
            right.left = root;
            root.right = right;
        }
        return left!=null?left:root;       
    }