剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表（二叉树中序遍历）

题目：

链接：剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表
难度：中等

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：

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。

二叉树中序遍历：

按二叉树中序遍历的顺序，先找到整个二叉树最左下的节点（第一个节点）作为双向链表的头结点head，然后按顺序递归遍历，用一个last指针保存过程中前一个节点以便连接前驱后继指针，最后遍历完再将尾节点与head相连。

代码：

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

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node *head, *last;
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root == nullptr) return root;
        convert(root);
        last->right = head;
        head->left = last;
        return head;
    }
    void convert(Node* root) {
        if(root == nullptr) return;
        convert(root->left);
        if(head == nullptr) head = root;
        else {
            last->right = root;
            root->left = last;
        }
        last = root;
        convert(root->right);
    }
};

时间复杂度O(N)。
空间复杂度O(N)，在二叉树退化为链表时取得。