二叉搜索树与双向链表（Python and C++版本）

Posted 2020-12-17 孔子？孟子？小柱子！

题目：

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。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。“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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof

思路：

　　二叉搜索树的中序遍历是递增序列，所以符合转换为排序链表的要求。

　　在构建相邻节点时，由于是双向链表(当前节点cur，前继节点pre)，所以不仅要求pre.right = cur，还要求cur.left = pre。

　　由于链表还是循环链表，因此需要连接首尾节点(head，tail)，得到head.left = tail， tail.right = head。

Python版本：

 1 class Node:
 2     def __init__(self, val, left=None, right=None):
 3         self.val = val
 4         self.left = left
 5         self.right = right
 6 
 7 class Solution:
 8     def treeToDoublyList(self, root: \'Node\') -> \'Node\':
 9         def dfs(cur):
10             if not cur:  # 如果当前节点为空，说明已经越过叶节点，递归终止
11                 return
12 
13             dfs(cur.left)  # 递归左子树
14 
15             if self.pre:  # 当前节点不是头结点，可以修改指针指向
16                 self.pre.right = cur
17                 cur.left = self.pre
18             else:  # pre为空，说明当前是头节点，记录为head
19                 self.head = cur
20             self.pre = cur  # 将pre更新为cur
21 
22             dfs(cur.right)  # 递归右子树
23         if not root:    return None
24         self.pre = None  # pre位于cur左侧，初始化为None
25         dfs(root)
26         self.head.left = self.pre  # 全部迭代完成后，pre指向双向链表中的尾节点
27         self.pre.right = self.head
28         return self.head

C++版本：

 1 class Node {
 2 public:
 3     int val;
 4     Node* left;
 5     Node* right;
 6 
 7     Node() {}
 8 
 9     Node(int _val) {
10         val = _val;
11         left = NULL;
12         right = NULL;
13     }
14 
15     Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
16         val = _val;
17         left = _left;
18         right = _right;
19     }
20 };
21 
22 class Solution {
23 public:
24     Node *pre;  // 声明前继节点
25     Node *head;  // 链表声明头结点
26     Node* treeToDoublyList(Node* root) {
27         if (root == NULL)    return NULL;
28         pre = NULL;  // pre位于链表头结点左侧，所以初始化前继节点为空
29         dfs(root);
30         head->left = pre;  // 递归完成时，pre指向的是尾结点
31         pre->right = head;
32         return head;
33     }
34 
35     void dfs(Node* cur) {
36         if (cur == NULL)
37             return;  // 递归终止条件
38 
39         dfs(cur->left);  // 递归左子树
40 
41         if (pre) {  // pr非空说明cur不是头结点
42             pre->right = cur;
43             cur->left = pre;
44         }
45         else
46             head = cur;  // 当前节点是头结点,记录为head
47         pre = cur;  // pre更新为cur
48 
49         dfs(cur->right);  // 递归右子树
50     }
51 };