Q36バイナリ検索ツリーと二重リンクリストの変換

二分探索木と二重リンクリスト間の変換

タイトル

バイナリ検索ツリーを入力して、バイナリ検索ツリーをソートされた二重にリンクされたリストに変換します。新しいノードを作成できず、ツリー内のノードポインターのポインターのみを調整できる必要があります。

アイデア

二分探索木の中位トラバーサルシーケンスは、必須のリンクリストです。

再帰のアイデアを使用して、絶えず変化するリストの終わりを維持します。

1. 最初にルートノードの左側のサブツリーを変換して、リンクリストの最後の位置を取得します。
2. リンクリストの最後が空でない場合、ルートノードにリンクし、最後のビットがルートノードになります。
3. 次に、適切なサブツリーを再帰的に変換します。
4. 最後に、リストの最後に戻ります
5. 二重リンクリストなので、リンクリストの先頭を逆に取得できます。

達成する

/*
struct TreeNode {
	int val;
	struct TreeNode *left;
	struct TreeNode *right;
	TreeNode(int x) :
			val(x), left(NULL), right(NULL) {
	}
};*/
class Solution {
public:
    TreeNode* Convert(TreeNode* pRootOfTree)
    {
       if(pRootOfTree==nullptr) return nullptr;
        TreeNode* listEnd = nullptr;
        //递归得到链表
        ConvertCore(pRootOfTree, &listEnd);
        //从尾获取头
        while(listEnd!=nullptr && listEnd->left!=nullptr)
            listEnd = listEnd->left;
        return listEnd;
    }
    
    void ConvertCore(TreeNode* pRootOfTree, TreeNode** listEnd)
    {
        if(pRootOfTree==nullptr) return;
        //转换左子树
        if(pRootOfTree->left != nullptr)
            ConvertCore(pRootOfTree->left, &(*listEnd));
        //append root
        if((*listEnd) != nullptr){
            (*listEnd)->right = pRootOfTree;
            pRootOfTree->left = (*listEnd);
        }
        //改变链表尾端
        (*listEnd) = pRootOfTree;
        //转换右子树
        if(pRootOfTree->right != nullptr)
            ConvertCore(pRootOfTree->right, &(*listEnd));
    }
};

链接：https://www.nowcoder.com/questionTerminal/947f6eb80d944a84850b0538bf0ec3a5
来源：牛客网

方法一：非递归版
解题思路：
1.核心是中序遍历的非递归算法。
2.修改当前遍历节点与前一遍历节点的指针指向。
    import java.util.Stack;
    public TreeNode ConvertBSTToBiList(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        TreeNode p = root;
        TreeNode pre = null;// 用于保存中序遍历序列的上一节点
        boolean isFirst = true;
        while(p!=null||!stack.isEmpty()){
            while(p!=null){
                stack.push(p);
                p = p.left;
            }
            p = stack.pop();
            if(isFirst){
                root = p;// 将中序遍历序列中的第一个节点记为root
                pre = root;
                isFirst = false;
            }else{
                pre.right = p;
                p.left = pre;
                pre = p;
            }      
            p = p.right;
        }
        return root;
    }
方法二：递归版
解题思路：
1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点。
2.定位至左子树双链表最后一个节点。
3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表。
4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点。
5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后。
6.根据左子树链表是否为空确定返回的节点。
    public TreeNode Convert(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null)
            return root;
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        TreeNode p = left;
        // 2.定位至左子树双链表最后一个节点
        while(p!=null&&p.right!=null){
            p = p.right;
        }
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null){
            p.right = root;
            root.left = p;
        }
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null){
            right.left = root;
            root.right = right;
        }
        return left!=null?left:root;       
    }
方法三：改进递归版
解题思路：
思路与方法二中的递归版一致，仅对第2点中的定位作了修改，新增一个全局变量记录左子树的最后一个节点。
    // 记录子树链表的最后一个节点，终结点只可能为只含左子树的非叶节点与叶节点
    protected TreeNode leftLast = null;
    public TreeNode Convert(TreeNode root) {
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null){
            leftLast = root;// 最后的一个节点可能为最右侧的叶节点
            return root;
        }
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null){
            leftLast.right = root;
            root.left = leftLast;
        }
        leftLast = root;// 当根节点只含左子树时，则该根节点为最后一个节点
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null){
            right.left = root;
            root.right = right;
        }
        return left!=null?left:root;       
    }