剑指Offer-题36（Java版）：二叉搜索树与双向链表

参考自：《剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题》

题目：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。

主要思路：在二叉搜索树中，左子节点的值小于父节点的值，右子节点的值大于父节点的值。因此，将二叉搜索树转换成一个排序双向链表时，左子节点相当于双向链表中的前一个节点，右子节点相当于双向链表中的后一个节点。使用中序遍历，首先转换左子树，并获取其最后一个节点（即左子树中的最小节点）；然后，将该最小节点和父节点转换成链表；最后，转换右子树，并将父节点与右子树的最小节点链接。递归上述转换过程。其中，父节点每次都是分别与左右子树中的最小节点进行链接。

关键点：递归，有序，二叉搜索树与排序双向链表的对应关系

时间复杂度：O(n)

public class TreeToLinkedList
{
    public static void main(String[] args)
    {
        TreeNode root = TreeNode.generateBinaryTree();
        TreeNode result = Convert(root);
        printResult(result);
    }

    private static TreeNode Convert(TreeNode root)
    {
        if (root == null) return null;
        TreeNode lastNode = null;
        lastNode = ConvertNode(root, lastNode);

        //因为lastNode是尾节点，所以要向前遍历找到头结点
        TreeNode result = lastNode;
        while (result != null && result.left != null)
        {
            result = result.left;
        }
        return result;
    }

    private static TreeNode ConvertNode(TreeNode root, TreeNode lastNode)
    {
        if (root == null) return null;
        TreeNode currentNode = root;
        //转换左子树，并获取其最后一个节点（即左子树中的最小节点）
        if (currentNode.left != null)
        {
            lastNode = ConvertNode(currentNode.left, lastNode);
        }
        //左节点相当于链表中的前一个节点
        currentNode.left = lastNode;
        if (lastNode != null)
        {
            //右节点相当于链表中的后一个节点
            lastNode.right = currentNode;
        }
        //更新尾节点
        lastNode = currentNode;

        //转换右子树，并将父节点与右子树的最小节点链接
        if (currentNode.right != null)
        {
            lastNode = ConvertNode(currentNode.right, lastNode);
        }
        return lastNode;
    }

    private static void printResult(TreeNode result)
    {
        TreeNode curNode = result;
        while (curNode != null)
        {
            System.out.println(curNode.val);
            //右节点就是链表的下一个节点
            curNode = curNode.right;
        }
    }
}

class TreeNode
{
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode(int x)
    {
        val = x;
    }

//            10
//         /      \
//        6        14
//       /\        /\
//      4  8     12  16
    /**
     * 生成二叉搜索树
     * @return
     */
    public static TreeNode generateBinaryTree()
    {
        TreeNode root = new TreeNode(10);
        TreeNode node6 = new TreeNode(6);
        TreeNode node14 = new TreeNode(14);
        TreeNode node4 = new TreeNode(4);
        TreeNode node8 = new TreeNode(8);
        TreeNode node12 = new TreeNode(12);
        TreeNode node16 = new TreeNode(16);
        connectNode(root, node6, node14);
        connectNode(node6, node4, node8);
        connectNode(node14, node12, node16);
        return root;
    }

    private static void connectNode(TreeNode root, TreeNode left, TreeNode right)
    {
        root.left = left;
        root.right = right;
    }
}