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把二元查找树转变成排序的双向链表 

程序员面试题精选(01)-把二元查找树转变成排序的双向链表
  题目:输入一棵二元查找树,将该二元查找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,只调整指针的指向。
  比如将二元查找树
                                            10
                                          /    \
                                        6       14
                                      /  \     /  \
                                    4     8  12    16


转换成双向链表
4=6=8=10=12=14=16

  分析:本题是微软的面试题。很多与树相关的题目都是用递归的思路来解决,本题也不例外。下面我们用两种不同的递归思路来分析。
   思路一:当我们到达某一结点准备调整以该结点为根结点的子树时,先调整其左子树将左子树转换成一个排好序的左子链表,再调整其右子树转换右子链表。最近 链接左子链表的最右结点(左子树的最大结点)、当前结点和右子链表的最左结点(右子树的最小结点)。从树的根结点开始递归调整所有结点。
  思路二:我们可以中序遍历整棵树。按照这个方式遍历树,比较小的结点先访问。如果我们每访问一个结点,假设之前访问过的结点已经调整成一个排序双向链表,我们再把调整当前结点的指针将其链接到链表的末尾。当所有结点都访问过之后,整棵树也就转换成一个排序双向链表了。
参考代码:
首先我们定义二元查找树结点的数据结构如下:
    struct BSTreeNode // a node in the binary search tree
    {
        int          m_nValue; // value of node
        BSTreeNode  *m_pLeft;  // left child of node
        BSTreeNode  *m_pRight; // right child of node
    };
思路一对应的代码:
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a sub binary-search-tree into a sorted double-linked list
// Input: pNode - the head of the sub tree
//
        asRight - whether pNode is the right child of its parent
// Output: if asRight is true, return the least node in the sub-tree
//
         else return the greatest node in the sub-tree
///////////////////////////////////////////////////////////////////////

BSTreeNode* ConvertNode(BSTreeNode* pNode,
bool asRight)
{
      if(!pNode)
            return NULL;
      BSTreeNode *pLeft = NULL;
      BSTreeNode *pRight = NULL;

      // Convert the left sub-tree
      if(pNode->m_pLeft)
            pLeft = ConvertNode(pNode->m_pLeft, false);

      // Connect the greatest node in the left sub-tree to the current node
      if(pLeft)
      {
            pLeft->m_pRight = pNode;
            pNode->m_pLeft = pLeft;
      }
      // Convert the right sub-tree
      if(pNode->m_pRight)
            pRight = ConvertNode(pNode->m_pRight, true);
      // Connect the least node in the right sub-tree to the current node
      if(pRight)
      {
            pNode->m_pRight = pRight;
            pRight->m_pLeft = pNode;
      }

      BSTreeNode *pTemp = pNode;
      // If the current node is the right child of its parent,
      // return the least node in the tree whose root is the current node
      if(asRight)
      {
            while(pTemp->m_pLeft)
                  pTemp = pTemp->m_pLeft;
      }
      // If the current node is the left child of its parent,
      // return the greatest node in the tree whose root is the current node
      else
      {
            while(pTemp->m_pRight)
                  pTemp = pTemp->m_pRight;
      }

      return pTemp;

}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a binary search tree into a sorted double-linked list
// Input: the head of tree
// Output: the head of sorted double-linked list
///////////////////////////////////////////////////////////////////////

BSTreeNode* Convert(BSTreeNode* pHeadOfTree)
{
      // As we want to return the head of the sorted double-linked list,
      // we set the second parameter to be true
      return ConvertNode(pHeadOfTree, true);
}

思路二对应的代码:
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a sub binary-search-tree into a sorted double-linked list
// Input: pNode -
           the head of the sub tree
//
        pLastNodeInList - the tail of the double-linked list
///////////////////////////////////////////////////////////////////////

void ConvertNode(BSTreeNode* pNode, BSTreeNode*& pLastNodeInList)
{
      if(pNode == NULL)
            return;

      BSTreeNode *pCurrent = pNode;

      // Convert the left sub-tree
      if (pCurrent->m_pLeft != NULL)
            ConvertNode(pCurrent->m_pLeft, pLastNodeInList);

      // Put the current node into the double-linked list
      pCurrent->m_pLeft = pLastNodeInList;
      if(pLastNodeInList != NULL)
            pLastNodeInList->m_pRight = pCurrent;

      pLastNodeInList = pCurrent;

      // Convert the right sub-tree
      if (pCurrent->m_pRight != NULL)
            ConvertNode(pCurrent->m_pRight, pLastNodeInList);
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a binary search tree into a sorted double-linked list
// Input: pHeadOfTree - the head of tree
// Output: the head of sorted double-linked list
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
BSTreeNode* Convert_Solution1(BSTreeNode* pHeadOfTree)
{
      BSTreeNode *pLastNodeInList = NULL;
      ConvertNode(pHeadOfTree, pLastNodeInList);

      // Get the head of the double-linked list
      BSTreeNode *pHeadOfList = pLastNodeInList;
      while(pHeadOfList && pHeadOfList->m_pLeft)
            pHeadOfList = pHeadOfList->m_pLeft;

      return pHeadOfList;
}

实现代码

代码
// DoubleList.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include 
"stdafx.h"
#include 
"malloc.h"
#include 
"stdafx.h"
#include 
"iostream"
using namespace  std;

struct BSTreeNode // a node in the binary search tree
{
  
int          m_nValue; // value of node
  BSTreeNode  *m_pLeft;  // left child of node
  BSTreeNode  *m_pRight; // right child of node
};

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a sub binary-search-tree into a sorted double-linked list
// Input: pNode - the head of the sub tree
//        asRight - whether pNode is the right child of its parent
// Output: if asRight is true, return the least node in the sub-tree
//         else return the greatest node in the sub-tree
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
BSTreeNode* ConvertNode(BSTreeNode* pNode, bool asRight)
{
  
if(!pNode)
    
return NULL;
  BSTreeNode 
*pLeft = NULL;
  BSTreeNode 
*pRight = NULL;

  
// Convert the left sub-tree
  if(pNode->m_pLeft)
    pLeft 
= ConvertNode(pNode->m_pLeft, false);

  
// Connect the greatest node in the left sub-tree to the current node
  if(pLeft)
  {
    pLeft
->m_pRight = pNode;
    pNode
->m_pLeft = pLeft;
  }
  
// Convert the right sub-tree
  if(pNode->m_pRight)
    pRight 
= ConvertNode(pNode->m_pRight, true);
  
// Connect the least node in the right sub-tree to the current node
  if(pRight)
  {
    pNode
->m_pRight = pRight;
    pRight
->m_pLeft = pNode;
  }

  BSTreeNode 
*pTemp = pNode;
  
// If the current node is the right child of its parent,
  
// return the least node in the tree whose root is the current node
  if(asRight)
  {
    
while(pTemp->m_pLeft)
      pTemp 
= pTemp->m_pLeft;
  }
  
// If the current node is the left child of its parent,
  
// return the greatest node in the tree whose root is the current node
  else
  {
    
while(pTemp->m_pRight)
      pTemp 
= pTemp->m_pRight;
  }
  pLeft 
= NULL;
  pRight 
= NULL;
  
return pTemp;

}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a binary search tree into a sorted double-linked list
// Input: the head of tree
// Output: the head of sorted double-linked list
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
BSTreeNode* Convert(BSTreeNode* pHeadOfTree)
{
  
// As we want to return the head of the sorted double-linked list,
  
// we set the second parameter to be true
  return ConvertNode(pHeadOfTree, true);
}

BSTreeNode 
* Insert_Node(BSTreeNode* root,int nodeValue)
{

  BSTreeNode
* newnode=(BSTreeNode *)malloc(sizeof(BSTreeNode));     
  newnode
->m_nValue = nodeValue;
  newnode
->m_pLeft=NULL;
  newnode
->m_pRight=NULL;
  
  
if ( root == NULL)
  {
    
return newnode;
  }
  
  BSTreeNode 
* pCurrentNode = root; 
  BSTreeNode 
* pParentNode;
  
while ( pCurrentNode != NULL )
  {
      pParentNode 
= pCurrentNode;
      
if ( pCurrentNode->m_nValue > nodeValue)
      {
          pCurrentNode 
= pCurrentNode ->m_pLeft;
      } 
      
else
      {
          pCurrentNode 
= pCurrentNode->m_pRight;
      }
  }
  
if ( pParentNode->m_nValue > nodeValue )
  {
      pParentNode
->m_pLeft = newnode;
  }
  
else
  {
      pParentNode
->m_pRight = newnode;
  }
  
return root;
}

/*创建二叉树*/
BSTreeNode 
* Create_Btree(int *data, int len)
{
  BSTreeNode 
*root = NULL;
  
int i;
  
for ( i = 0; i < len ; i++ )
  {
    root 
=  Insert_Node( root,data[i] );
  }
  
return root;
}

/*中序遍历二叉树*/
void inorder(BSTreeNode * pHead)
{
  
if(pHead!=NULL)
  {
    inorder(pHead
->m_pLeft);
    printf(
"  %d  ",pHead->m_nValue);
    inorder(pHead
->m_pRight);
  }
}

/*打印二叉树*/
void PrintBSTree(BSTreeNode* pHead)
{
  
while (pHead != NULL)
  {
     printf(
"  %d  ",pHead->m_nValue);
     pHead 
= pHead->m_pRight;
  }
};

/*通过中序遍历二叉树,并调整顺序*/
void ConvertNode(BSTreeNode* pNode, BSTreeNode* & pLastNodeInList)
{
  
if(pNode == NULL)
    
return;

  BSTreeNode 
*pCurrent = pNode;

  
// Convert the left sub-tree
  if (pCurrent->m_pLeft != NULL)
    ConvertNode(pCurrent
->m_pLeft, pLastNodeInList);

  
// Put the current node into the double-linked list
  pCurrent->m_pLeft = pLastNodeInList;
  
if(pLastNodeInList != NULL)
    pLastNodeInList
->m_pRight = pCurrent;

  pLastNodeInList 
= pCurrent;

  
// Convert the right sub-tree
  if (pCurrent->m_pRight != NULL)
    ConvertNode(pCurrent
->m_pRight, pLastNodeInList);
}

BSTreeNode
* Convert_Node_DoubleList(BSTreeNode* pHeadOfTree)
{
  BSTreeNode 
*pLastNodeInList = NULL;
  ConvertNode(pHeadOfTree, pLastNodeInList);

  
// Get the head of the double-linked list
  BSTreeNode *pHeadOfList = pLastNodeInList;
  
while(pHeadOfList && pHeadOfList->m_pLeft)
    pHeadOfList 
= pHeadOfList->m_pLeft;

  
return pHeadOfList;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
  BSTreeNode 
*root = NULL;
  
int arry[] = {10,6,4,8,14,12,16};

  
//创建二叉树
  root = Create_Btree(arry,sizeof( arry)/ sizeof (int));

  
//中序遍历
  inorder( root );

  cout
<< endl;

  
//第一种方法。
  
// root= Convert( root );

  
//第二种方法
  root = Convert_Node_DoubleList( root);

  PrintBSTree( root );

  root 
= NULL;
  
}


 

 

posted on 2010-12-20 14:37  Likwo  阅读(420)  评论(0编辑  收藏  举报