[C++]LeetCode: 102 Flatten Binary Tree to Linked List (二叉树转前序链表)

题目：

Given a binary tree, flatten it to a linked list in-place.

For example,
Given

         1
        / \
       2   5
      / \   \
     3   4   6

The flattened tree should look like:

   1
    \
     2
      \
       3
        \
         4
          \
           5
            \
             6

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Hints:

If you notice carefully in the flattened tree, each node's right child points to the next node of a pre-order traversal.

Answer 1: 递归法

思路：观察题目转换的过程，我们按照前序遍历的顺序连接成一个链表，不过链表还是用树的结构，就是一直往右走（没有做孩子）来模拟链表。为了保证节点之间的链接，我们维护先序遍历的前一个节点pre, 然后每次把pre的左结点置空，右结点设为当前节点（即按照先序遍历顺序）。这里我们需要注意，还需维护右孩子节点savedRight，以方便等会进行递归。否则有可能当前节点的右结点可能被覆盖，后面就取不到了。

树的递归方法，我们主要就是考虑好递归结束条件和递归条件，如果递归会对树的结构进行修改的话，我们就需要保存一下结点。

Attention:

1. 维护两个节点，一个先序遍历前一个节点pre, 一个当前节点的右孩子节点savedRight。方便链接和保护右孩子节点。

private:
    TreeNode* pre = NULL;   //维护一个上次访问的结点，需要将这次的结点连到pre上

 TreeNode* savedRight = root->right;

2. 注意链接过程，我们是把pre的左孩子置空，右孩子设为当前结点，实现前序链表链接。

if(pre != NULL)
        {
            pre->left = NULL; //上次结点左子树置为空
            pre->right = root; //上次遍历结点右结点为root
        }

3. 注意前序遍历顺序，先是root->left递归，接下来是维护的右结点递归savedRight. 始终维护pre。

 pre = root;
 flatten(root->left);
 flatten(savedRight); //改变了树的结构，从保存的树的根右结点继续遍历

复杂度：O(N)
AC Code:

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode *root) {
        if(root == NULL) return;
        TreeNode* savedRight = root->right;
        
        if(pre != NULL)
        {
            pre->left = NULL; //上次结点左子树置为空
            pre->right = root; //上次遍历结点右结点为root
        }
        pre = root;
        flatten(root->left);
        flatten(savedRight); //改变了树的结构，从保存的树的根右结点继续遍历
    }

private:
    TreeNode* pre = NULL;   //维护一个上次访问的结点，需要将这次的结点连到pre上
};

Answer 2: 非递归方法

思路：

[解题思路]

         1
          \
           2
          / \
         3   4
              \
               5
                \
                 6

对root的左子树进行处理，将左子树的根结点和左子树的右子树插入右子树中。接下来再对结点2进行处理，同样将2的左子树插入右子树中。我们通过访问结点2（根节点的左孩子）的最右结点（左子树最上一层的最右结点，最后被访问），得到了先序遍历左子树的最后一个节点（节点4），插入到根结点的右孩子（结点5）的前一个节点（节点4）。不断进行这个插入过程。

Attention:

1. 找到右子树的前一个节点，就是根结点的左孩子的最右结点。

TreeNode* ptr = root->left;
while(ptr->right) ptr = ptr->right;

2. 注意如何插入的过程。结合图记忆

ptr->right = root->right;
root->right = root->left;
root->left = NULL;

3. 置root为root的右孩子，继续插入过程，知道root为NULL, 即root遍历到树的最后一个节点。

AC Code:

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode *root) {
        while(root)
        {
            if(root->left)
            {
                TreeNode* ptr = root->left;
                while(ptr->right) ptr = ptr->right;
                ptr->right = root->right;
                root->right = root->left;
                root->left = NULL;
            }
            root = root->right;
        }
    }
};