114. 二叉树展开为链表

题目描述：

给你二叉树的根结点 root ，请你将它展开为一个单链表：

展开后的单链表应该同样使用 TreeNode ，其中 right 子指针指向链表中下一个结点，而左子指针始终为 null 。
展开后的单链表应该与二叉树 先序遍历 顺序相同。
 

示例 1：

输入：root = [1,2,5,3,4,null,6]
输出：[1,null,2,null,3,null,4,null,5,null,6]
示例 2：

输入：root = []
输出：[]
示例 3：

输入：root = [0]
输出：[0]
 

提示：

树中结点数在范围 [0, 2000] 内
-100 <= Node.val <= 100
 

进阶：你可以使用原地算法（O(1) 额外空间）展开这棵树吗？

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/flatten-binary-tree-to-linked-list
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分析：

        跟二叉树相关的，大部分都是递归。先明确递归函数的功能，再写代码。

        递归函数f的流程：

        1.从根节点出发，沿着右子树遍历。如果遇到某个节点有左子树，执行以下操作：

        2.调用递归函数f，传入该节点的左节点，展开该左子树，最后返回展开后的第一个节点changeroot

        3.该节点的右子树暂存在tempright中，将该节点的右子树连接到刚刚返回的展开后的左子树第一个节点changeroot。

        4.沿着右子树方向，遍历到changeroot的叶子节点。

        5.叶子节点的右子树连接到刚才暂存下来的真正的右子树tempright

        6.移动到tempright的第一个节点，以该节点为根节点。返回步骤1

 代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode* root) {
        // 调用f，展开二叉树
        f(root);
        return;
    }
    // 函数f，传入根节点root，返回单链表的根节点
    // 功能：沿着右子树进行遍历，如果当前节点有左子树，则递归展开左子树
    TreeNode *f(TreeNode* root)
    {
        if(!root) return NULL;
        // 复制root
        TreeNode* temp=root;
        // 所有左子树转换完毕之前，进行循环
        while(temp)
        {
            // changeroot存储转换左子树后的左子树根节点
            TreeNode *changeroot=f(temp->left);
            // tempright，暂时存储右子树
            TreeNode *tempright=temp->right;
            // 右子树暂时替换为转换后的左子树
            temp->right=changeroot;
            // 左子树为空
            temp->left=NULL;
            // 在转换后的左子树上，沿着右子树进行遍历，直至遍历完毕转换之后的左子树，到达叶子节点
            while(temp&&temp->right)
                temp=temp->right;
            // 叶子节点连接之前断开的右子树
            temp->right=tempright;
            // 到达断开的右子树第一个节点，开始进行下一轮循环，转换该节点的左子树
            temp=temp->right;
        }
        // 返回转换左子树之后的根节点
        return root;
    }
};

看了看题解，题解并没有使用递归函数，而是用迭代的方法完成的。

思路如下：

        1.root不为空的条件下，进行循环。从根节点root出发，如果root的左子树为空，则沿着右子树遍历，直到root的左子树不为空

        2.暂存root的右节点，记为tempright

        3.进入root的左子树，找到左子树的最右端节点，记为pre，该节点也是root右子树的前驱节点（按照前序遍历，该节点的后继节点为root右子树中第一个节点）

        4.tempright挂载到pre的右子树上

        5.root的左子树挂载到root的右子树上

        6.root左子树赋值为空，并且root移动到其右子树上,即root=root->right

        7.返回步骤1，继续循环

题解链接：

https://leetcode-cn.com/problems/flatten-binary-tree-to-linked-list/solution/er-cha-shu-zhan-kai-wei-lian-biao-by-leetcode-solu/

代码如下：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode* root) {
        // root不为空时进入循环
        while(root!=NULL)
        {
            // 左节点为空，则往右移动
            if(root->left==NULL)
            {
                root=root->right;
                continue;
            }
            // 左节点不空
            // 存下右子树为tempright
            TreeNode *tempright=root->right;
            // 存下左子树
            TreeNode *templeft=root->left;
            // 左子树赋值给leftend
            TreeNode *leftend=templeft;
            // 找到左子树的最右端节点，该节点为root右子树的前驱节点
            while(leftend->right!=NULL)
                leftend=leftend->right;
            // 将右子树挂在其前驱节点上
            leftend->right=tempright;
            // 左子树挂到号右子树上
            root->right=root->left;
            // 左子树设置为NULL
            root->left=NULL;
            // 进入右子树下一个节点，继续遍历
            root=root->right;
        }
    }
};