程序员面试题精选100题(01)－把二元查找树转变成排序的双向链表

程序员面试题精选100题(01)－把二元查找树转变成排序的双向链表

参见博客：

http://zhedahht.blog.163.com/blog/static/254111742007127104759245/

http://www.cnblogs.com/caidaxia/archive/2011/10/14/2212369.html

题目：
输入一棵二元查找树，将该二元查找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，只调整指针的指向。
10
/ \
6 14
/ \ / \
4 8 12 16
转换成双向链表
4=6=8=10=12=14=16。

　思路一：当我们到达某一结点准备调整以该结点为根结点的子树时，先调整其左子树将左子树转换成一个排好序的左子链表，再调整其右子树转换右子链表。最近链接左子链表的最右结点（左子树的最大结点）、当前结点和右子链表的最左结点（右子树的最小结点）。从树的根结点开始递归调整所有结点。

  思路二：我们可以中序遍历整棵树。按照这个方式遍历树，比较小的结点先访问。如果我们每访问一个结点，假设之前访问过的结点已经调整成一个排序双向链表，我们再把调整当前结点的指针将其链接到链表的末尾。当所有结点都访问过之后，整棵树也就转换成一个排序双向链表了。

首先我们定义的二元查找树节点的数据结构如下：
struct BSTreeNode
{
int m_nValue; // value of node
BSTreeNode *m_pLeft; // left child of node
BSTreeNode *m_pRight; // right child of node
};

思路一的代码为：

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a sub binary-search-tree into a sorted double-linked list
// Input: pNode - the head of the sub tree
//        asRight - whether pNode is the right child of its parent
// Output: if asRight is true, return the least node in the sub-tree
//         else return the greatest node in the sub-tree
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
BSTreeNode* ConvertNode(BSTreeNode* pNode, bool asRight)
{
      if(!pNode)
            return NULL;

      BSTreeNode *pLeft = NULL;
      BSTreeNode *pRight = NULL;

      // Convert the left sub-tree
      if(pNode->m_pLeft)
            pLeft = ConvertNode(pNode->m_pLeft, false);

      // Connect the greatest node in the left sub-tree to the current node
      if(pLeft)
      {
            pLeft->m_pRight = pNode;
            pNode->m_pLeft = pLeft;
      }

      // Convert the right sub-tree
      if(pNode->m_pRight)
            pRight = ConvertNode(pNode->m_pRight, true);

      // Connect the least node in the right sub-tree to the current node
      if(pRight)
      {
            pNode->m_pRight = pRight;
            pRight->m_pLeft = pNode;
      }

      BSTreeNode *pTemp = pNode;

      // If the current node is the right child of its parent, 
      // return the least node in the tree whose root is the current node
      if(asRight)
      {
            while(pTemp->m_pLeft)
                  pTemp = pTemp->m_pLeft;
      }
      // If the current node is the left child of its parent, 
      // return the greatest node in the tree whose root is the current node
      else
      {
            while(pTemp->m_pRight)
                  pTemp = pTemp->m_pRight;
      }
 
      return pTemp;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Covert a binary search tree into a sorted double-linked list
// Input: the head of tree
// Output: the head of sorted double-linked list
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
BSTreeNode* Convert(BSTreeNode* pHeadOfTree)
{
      // As we want to return the head of the sorted double-linked list,
      // we set the second parameter to be true
      return ConvertNode(pHeadOfTree, true);
}

下面给出思路二的代码：

// 1：构造二叉查找树；
// 2：中序遍历二叉查找树，因此结点按从小到大顺序访问，假设之前访问过的结点已经调整为一个双向链表，那么
//       只需要将当前结点连接至双向链表的最后一个结点即可，访问完后，双向链表也就调整完了
#include <iostream>
using  namespace  std;
struct  BSTreeNode
{
    int  m_nValue; // value of node
    BSTreeNode *m_pLeft; // left child of node
    BSTreeNode *m_pRight; // right child of node
};

void  addBSTreeNode(BSTreeNode *&pCurrent, int  value);
void  inOrderBSTree(BSTreeNode* pBSTree);
void  convertToDoubleList(BSTreeNode* pCurrent);

BSTreeNode *pHead=NULL; //指向循环队列头结点
BSTreeNode *pIndex=NULL; //指向前一个结点

int  main()
{
    BSTreeNode *pRoot=NULL;
    addBSTreeNode(pRoot,10);
    addBSTreeNode(pRoot,6);
    addBSTreeNode(pRoot,14);
    addBSTreeNode(pRoot,4);
    addBSTreeNode(pRoot,8);
    addBSTreeNode(pRoot,12);
    addBSTreeNode(pRoot,16);
    inOrderBSTree(pRoot);
    return  0;
}
/************************************************************************/
/* 建立二叉排序树                                                               */
void  addBSTreeNode(BSTreeNode *&pCurrent, int  value) //在这个函数中会要改变指针值，一定要记得使用引用传递
{
    if  (pCurrent==NULL)
    {
        BSTreeNode* pBSTree= new  BSTreeNode();
        pBSTree->m_nValue=value;
        pBSTree->m_pLeft=NULL;
        pBSTree->m_pRight=NULL;
        pCurrent=pBSTree;
    }
    else  if  (pCurrent->m_nValue<value)
    {
        addBSTreeNode(pCurrent->m_pRight,value);
    }
    else  if  (pCurrent->m_nValue>value)
    {
        addBSTreeNode(pCurrent->m_pLeft,value);
    }
    else
    {
        cout<< "node repeated" <<endl;
    }

}
/************************************************************************/

/************************************************************************/
/* 中序遍历二叉树，同时调整结点指针                                                                     */
void  inOrderBSTree(BSTreeNode* pBSTree)
{

    if  (NULL==pBSTree)
    {
        return ;
    }
    if  (NULL!=pBSTree->m_pLeft)
    {
        inOrderBSTree(pBSTree->m_pLeft);
    }

    //  if (NULL!=pBSTree)
    //  {
    //      cout<<pBSTree->m_nValue;
    //  }
    convertToDoubleList(pBSTree);

    if  (NULL!=pBSTree->m_pRight)
    {
        inOrderBSTree(pBSTree->m_pRight);
    }

}
/************************************************************************/

/************************************************************************/
/* 调整结点指针                                                                   */
void  convertToDoubleList(BSTreeNode* pCurrent)
{
    pCurrent->m_pLeft=pIndex; //使当前结点的左指针指向双向链表中最后一个结点
    if  (NULL==pIndex) //若最后一个元素不存在，此时双向链表尚未建立，因此将当前结点设为双向链表头结点
    {
        pHead=pCurrent;
    }
    else //使双向链表中最后一个结点的右指针指向当前结点
    {
        pIndex->m_pRight=pCurrent;
    }

    pIndex=pCurrent; //将当前结点设为双向链表中最后一个结点

    cout<<pCurrent->m_nValue<< " " ;

}
/******************************************************************