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面试题36. 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。

注意：本题与主站 426 题相同：https://leetcode-cn.com/problems/convert-binary-search-tree-to-sorted-doubly-linked-list/

注意：此题对比原题有改动。

解法

二叉搜索树中序遍历得到有序序列；根结点指向左子树最后一个结点，根结点也指向右子树第一个结点。

利用虚拟头结点递归遍历求解。

Python3

"""
# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, val, left=None, right=None):
        self.val = val
        self.left = left
        self.right = right
"""


class Solution:
    def treeToDoublyList(self, root: 'Node') -> 'Node':
        def dfs(cur):
            if not cur:
                return
            dfs(cur.left)
            cur.left = self.lastNode
            if self.lastNode:
                self.lastNode.right = cur
            self.lastNode = cur
            dfs(cur.right)

        if not root:
            return root
        self.lastNode = head = Node(-1)
        dfs(root)
        head = head.right
        head.left = self.lastNode
        self.lastNode.right = head
        return head

Java

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

    public Node() {}

    public Node(int _val) {
        val = _val;
    }

    public Node(int _val,Node _left,Node _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
    private Node lastNode;
    public Node treeToDoublyList(Node root) {
        if (root == null) {
            return root;
        }
        lastNode = new Node(-1);
        Node head = lastNode;
        dfs(root);
        head = head.right;
        head.left = lastNode;
        lastNode.right = head;
        return head;
    }

    private void dfs(Node cur) {
        if (cur == null) {
            return;
        }
        dfs(cur.left);
        cur.left = lastNode;
        if (lastNode != null) {
            lastNode.right = cur;
        }
        lastNode = cur;
        dfs(cur.right);
    }
}

JavaScript

/**
 * // Definition for a Node.
 * function Node(val, left, right) {
 *      this.val = val;
 *      this.left = left;
 *      this.right = right;
 *  };
 */
/**
 * @param {Node} root
 * @return {Node}
 */
var treeToDoublyList = function(root) {
    if(!root) return null
    function dfs(node) {
        if(!node) return null
        dfs(node.left)
        arr.push(node)
        dfs(node.right)
    }
    let arr = []
    dfs(root)
    let len = arr.length
    let res = arr[0]
    for(let i=0;i<len;i++) {
        if(i+1 < len) {
            arr[i].right = arr[i+1]
        } else {
            arr[i].right = arr[0]
        }
        if(i-1 >= 0) {
            arr[i].left = arr[i-1]
        } else {
            arr[i].left = arr[len-1]
        }
    }
    return res
};

...