剑指offer系列之二十五：二叉搜索树与双向链表

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双向链表。要求不能创建任何新的结点，只能调整树中结点指针的指向。

由于二叉搜索树的中序遍历就是排序的，如果是构造单链表，只需要一次中序遍历就可以了，但现在需要构造双链表，也就是在中序遍历的过程中需要设置每个节点的left与right指针，现在问题是如何设置这两个指针？二叉搜索树有一个特点，就是根节点的左子树上所有节点都比根节点的值小，而右子树上的所有节点的值都比根节点的值大，利用这个性质，当遍历根节点的左孩子的时候，可以继续把其当做左子树的根节点，右孩子可以当做右子树的根节点，从而使用递归完成。

以左子树为例，依次访问节点的左孩子，当遍历到叶子节点的时候，递归结束，并把该叶子节点设为左子树转换的双链表的第一个节点，然后把其父节点链在其右边，设置left和right指针；如果父节点有右孩子，则继续对其右孩子继续转换，链在父节点的右边（父节点的右孩子肯定比父节点大）。这样当左右子树都转换完成后，返回双链表的第一个节点就可以了。

下面是基于这种思路的Java代码（已被牛客AC）：

package com.rhwayfun.offer;


public class ConvertTreeToDLinkedList {

    static class TreeNode {
        int val = 0;
        TreeNode left = null;
        TreeNode right = null;

        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;

        }

    }

    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        if(pRootOfTree == null) return null;
        if(pRootOfTree.left == null && pRootOfTree.right == null) return pRootOfTree;

        TreeNode pLastNodeOfLeftList = Convert(pRootOfTree.left);
        TreeNode p = pLastNodeOfLeftList;

        //定位到左子树双链表的最后一个节点
        while(p != null && p.right != null){
            p = p.right;
        }
        //将root节点追加到左子树双链表的最后一个节点
        if(pLastNodeOfLeftList != null){
            p.right = pRootOfTree;
            pRootOfTree.left = p;
        }
        //转换右子树为双链表
        TreeNode pLastNodeOfRightList = Convert(pRootOfTree.right);;
        //将root追加至右子树双链表的最后一个节点
        if(pLastNodeOfRightList != null){
            pLastNodeOfRightList.left = pRootOfTree;
            pRootOfTree.right = pLastNodeOfRightList;
        }
        //返回左子树的第一个节点
        if(pLastNodeOfLeftList != null)
            return pLastNodeOfLeftList;
        return pRootOfTree;
    }


    public static void main(String[] args) {
        TreeNode pRootOfTree = new TreeNode(10);
        TreeNode node1 = new TreeNode(6);
        TreeNode node2 = new TreeNode(14);
        TreeNode node3 = new TreeNode(4);
        TreeNode node4 = new TreeNode(8);
        TreeNode node5 = new TreeNode(12);
        TreeNode node6 = new TreeNode(16);

        pRootOfTree.left = node1;
        pRootOfTree.right = node2;
        node1.left = node3;
        node1.right = node4;
        node2.left = node5;
        node2.right = node6;

        TreeNode node = new ConvertTreeToDLinkedList().Convert(pRootOfTree);

        while(node != null){
            System.out.print(node.val + " ");
            node = node.right;
        }
    }
}