【LeetCode-树】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循环双向链表。要求不能创建任何新的节点，只能调整树中节点指针的指向。
为了让您更好地理解问题，以下面的二叉搜索树为例：

我们希望将这个二叉搜索树转化为双向循环链表。链表中的每个节点都有一个前驱和后继指针。对于双向循环链表，第一个节点的前驱是最后一个节点，最后一个节点的后继是第一个节点。
下图展示了上面的二叉搜索树转化成的链表。“head” 表示指向链表中有最小元素的节点。

特别地，我们希望可以就地完成转换操作。当转化完成以后，树中节点的左指针需要指向前驱，树中节点的右指针需要指向后继。还需要返回链表中的第一个节点的指针。
题目链接： https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/

思路

二叉搜索树的中序遍历序列是一个升序序列，所以可以中序遍历求解该题。因为是要转成双向链表，所以要保存当前节点 cur 的前驱节点 pre，在遍历过程中设置 cur->left = pre, pre->right = cur。

还有一个问题就是首尾要相连。当遍历结束时，pre 为链表的最后一个节点，所以我们再设置一个指针 head 表示头节点，在中序遍历开始的时候，pre 为空，这时我们将当前节点 cur 赋值给 head，这样我们就得到了链表的首尾节点，最后令 head->left = pre，pre->right = head 即可。

代码如下：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root==nullptr) return root;
        
        dfs(root);
        head->left = pre;
        pre->right = head;
        return head;
    }

    void dfs(Node* cur){
        if(cur==nullptr) return;

        dfs(cur->left);
        if(pre==nullptr) head = cur;
        else pre->right = cur;
        cur->left = pre;
        pre = cur;
        dfs(cur->right);
    }

private:
    Node* pre;
    Node* head;
};

或者这样写：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
private:
    Node* pre;
    Node* head;
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root==NULL) return root;
        
        pre = NULL;
        head = NULL;
        inOrder(root);
        head->left = pre;
        pre->right = head;
        return head;
    }

    void inOrder(Node* cur){
        if(cur==NULL) return;

        inOrder(cur->left);
        if(head==NULL) head = cur;
        if(pre!=NULL) pre->right = cur;
        cur->left = pre;
        pre = cur;
        inOrder(cur->right);
    }
};

参考

https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/