Leetcode刷题笔记——剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表(中等)

文章目录

  • 题目描述
  • 方法一:中序遍历
    • 复杂度分析
    • C++代码实现


题目描述

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。

方法一:中序遍历

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:

  1. 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。
  2. 双向链表: 在构建相邻节点的引用关系时,设前驱节点 p r e pre pre 和当前节点 c u r cur cur ,不仅应构建 p r e . r i g h t = c u r pre.right = cur pre.right=cur ,也应构建 c u r . l e f t = p r e cur.left = pre cur.left=pre
  3. 循环链表: 设链表头节点 h e a d head head 和尾节点 t a i l tail tail ,则应构建 h e a d . l e f t = t a i l head.left = tail head.left=tail t a i l . r i g h t = h e a d tail.right = head tail.right=head

中序遍历为对二叉树作 “左、根、右” 顺序遍历,递归实现如下:

// 打印中序遍历
void dfs(Node* root) {
    if(root == nullptr) return;
    dfs(root->left); // 左
    cout << root->val << endl; // 根
    dfs(root->right); // 右
}

根据以上分析,考虑使用中序遍历访问树的各节点 c u r cur cur;并在访问每个节点时构建 c u r cur cur 和前驱节点 p r e pre pre 的引用指向;中序遍历完成后,最后构建头节点和尾节点的引用指向即可。

复杂度分析

时间复杂度 O ( N ) O(N) O(N) N N N 为二叉树的节点数,中序遍历需要访问所有节点。
空间复杂度 O ( N ) O(N) O(N) : 最差情况下,即树退化为链表时,递归深度达到 N N N,系统使用 O ( N ) O(N) O(N) 栈空间。

C++代码实现

class Solution {
    Node *head, *pre;
    public: 
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root==nullptr) return nullptr;
        dfs(root);
        pre->right = head;
        head->left = pre;//进行头节点和尾节点的相互指向,这两句的顺序也是可以颠倒的
        return head;
    }
	void dfs(Node* cur){
        if(cur==nullptr) return;
        dfs(cur->left);
        //pre用于记录双向链表中位于cur左侧的节点,即上一次迭代中的cur,当pre==null时,cur左侧没有节点,即此时cur为双向链表中的头节点
        if(pre==nullptr) head = cur;
        //反之,pre!=null时,cur左侧存在节点pre,需要进行pre.right=cur的操作。
        else pre->right = cur;
        cur->left = pre;//pre是否为null对这句没有影响,且这句放在上面两句if else之前也是可以的。
        pre = cur;//pre指向当前的cur
        dfs(cur->right);//全部迭代完成后,pre指向双向链表中的尾节点
    }
};

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