LeetCode 426. 将二叉搜索树转化为排序的双向链表

将一个二叉搜索树就地转化为一个已排序的双向循环链表。可以将左右孩子指针作为双向循环链表的前驱和后继指针。

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。

下图显示了转化后的二叉搜索树，实线表示后继关系，虚线表示前驱关系。

算法：我们知道，返回的双向链表是排好序的，所以我们需要利用BST的中序遍历。我们先递归整个左子树，再递归整个右子树。需要注意的是，左子树最右边的结点的后继结点就是根结点，而右子树最左边的结点的前驱结点是根节点。为了对应这种关系，我们利用pair进行结点的存储。最后不要忘了做循环处理即可。

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

    Node() {}

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    pair<Node*, Node*>dfs(Node* root){
        if(!root->left&&!root->right)return {root,root};
        if(root->left&&root->right){
            auto ls=dfs(root->left), rs=dfs(root->right);
            ls.second->right=root,root->left=ls.second;
            rs.first->left=root,root->right=rs.first;
            return {ls.first, rs.second};
        }
        if(root->left){
            auto ls=dfs(root->left);
            ls.second->right=root,root->left=ls.second;
            return {ls.first, root};
        }
        if(root->right){
            auto rs=dfs(root->right);
            rs.first->left=root,root->right=rs.first;
            return {root, rs.second};
        }
        return {root,root};
    }
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(!root)return NULL;
        auto side=dfs(root);
        side.first->left=side.second;
        side.second->right=side.first;
        return side.first;
    }
};