剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表


剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表

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:

image.png
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。

image.png

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。

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

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val,Node _left,Node _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
    Node pre, head;
    public Node treeToDoublyList(Node root) {
        if(root == null) return null;
        dfs(root);
        head.left = pre;
        pre.right = head;
        return head;
    }
    void dfs(Node cur) {
        if(cur == null) return;
        dfs(cur.left);
        if(pre != null) pre.right = cur;
        else head = cur;
        cur.left = pre;
        pre = cur;
        dfs(cur.right);
    }
// 作者:jyd
// 链接:https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/solution/mian-shi-ti-36-er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xian-5/

}

打印中序遍历

void dfs(TreeNode root) {
   if(root == null) return;
   dfs(root.left); // 左
   System.out.println(root.val); // 根
   dfs(root.right); // 右
}

分析

二叉搜索树的中序遍历为 递增序列 。
将 二叉搜索树 转换成一个 “排序的循环双向链表” ,其中包含三个要素:

排序链表: 节点应从小到大排序,因此应使用 中序遍历 “从小到大”访问树的节点;
双向链表: 在构建相邻节点(设前驱节点 pre ,当前节点 cur )关系时,不仅应 pre.right=cur ,也应
cur.left=pre 。
循环链表: 设链表头节点 head 和尾节点 tail ,则应构建 head.left=tail 和 tail.right=head 。
image.png
作者:jyd
链接:https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/solution/mian-shi-ti-36-er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xian-5/

算法流程:

dfs(cur): **递归法中序遍历;
**终止条件
: 当节点 cur 为空,代表越过叶节点,直接返回;
递归左子树,即 dfs(cur.left) ;
构建链表
当 pre 为空时: 代表正在访问链表头节点,记为 head 。
当 pre 不为空时: 修改双向节点引用,即 pre.right=cur , cur.left=pre ;
保存 cur : 更新 pre=cur ,即节点 cur 是后继节点的 pre ;
递归右子树,即 dfs(cur.left) ;

treeToDoublyList(root):
特例处理: 若节点 root 为空,则直接返回;
初始化: 空节点 pre ;
转化为双向链表: 调用 dfs(root) ;
构建循环链表: 中序遍历完成后,head 指向头节点, pre 指向尾节点,因此修改 head 和 pre 的双向节点引用即可。
返回值: 返回链表的头节点 head 即可。

作者:jyd
链接:https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/solution/mian-shi-ti-36-er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xian-5/
来源:力扣(LeetCode)
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