二叉搜索树与双向链表

Posted 2022-06-27 liyao0312

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。

方法一：非递归版

//解题思路：
//1.核心是中序遍历的非递归算法。
//2.修改当前遍历节点与前一遍历节点的指针指向。
    import java.util.Stack;
    public TreeNode ConvertBSTToBiList(TreeNode root) 
        if(root==null)
            return null;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        TreeNode p = root;
        TreeNode pre = null;// 用于保存中序遍历序列的上一节点
        boolean isFirst = true;
        while(p!=null||!stack.isEmpty())
            while(p!=null)
                stack.push(p);
                p = p.left;
            
            p = stack.pop();
            if(isFirst)
                root = p;// 将中序遍历序列中的第一个节点记为root
                pre = root;
                isFirst = false;
            else
                pre.right = p;
                p.left = pre;
                pre = p;
                  
            p = p.right;
        
        return root;
    

方法二递归版

//解题思路：
//1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点。
//2.定位至左子树双链表最后一个节点。
//3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表。
//4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点。
//5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后。
//6.根据左子树链表是否为空确定返回的节点。
    public TreeNode Convert(TreeNode root) 
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null)
            return root;
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        TreeNode p = left;
        // 2.定位至左子树双链表最后一个节点
        while(p!=null&&p.right!=null)
            p = p.right;
        
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null)
            p.right = root;
            root.left = p;
        
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null)
            right.left = root;
            root.right = right;
        
        return left!=null?left:root;       
    

方法三：改进递归版

//解题思路：
//思路与方法二中的递归版一致，仅对第2点中的定位作了修改，新增一个全局变量记录左子树的最后一个节点。
    // 记录子树链表的最后一个节点，终结点只可能为只含左子树的非叶节点与叶节点
    protected TreeNode leftLast = null;
    public TreeNode Convert(TreeNode root) 
        if(root==null)
            return null;
        if(root.left==null&&root.right==null)
            leftLast = root;// 最后的一个节点可能为最右侧的叶节点
            return root;
        
        // 1.将左子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode left = Convert(root.left);
        // 3.如果左子树链表不为空的话，将当前root追加到左子树链表
        if(left!=null)
            leftLast.right = root;
            root.left = leftLast;
        
        leftLast = root;// 当根节点只含左子树时，则该根节点为最后一个节点
        // 4.将右子树构造成双链表，并返回链表头节点
        TreeNode right = Convert(root.right);
        // 5.如果右子树链表不为空的话，将该链表追加到root节点之后
        if(right!=null)
            right.left = root;
            root.right = right;
        
        return left!=null?left:root;       
    

方法四 中序遍历递归方法

//直接用中序遍历
public class Solution 
    TreeNode head = null;
    TreeNode realHead = null;
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) 
        ConvertSub(pRootOfTree);
        return realHead;
    
     
    private void ConvertSub(TreeNode pRootOfTree) 
        if(pRootOfTree==null) return;
        ConvertSub(pRootOfTree.left);
        if (head == null) 
            head = pRootOfTree;
            realHead = pRootOfTree;
         else 
            head.right = pRootOfTree;
            pRootOfTree.left = head;
            head = pRootOfTree;
        
        ConvertSub(pRootOfTree.right);