【LeetCode刷题(数据结构与算法)】:将二叉搜索树转化为排序的双向链表

news2024/11/17 1:53:58

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将一个 二叉搜索树 就地转化为一个 已排序的双向循环链表
对于双向循环列表,你可以将左右孩子指针作为双向循环链表的前驱和后继指针,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
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。还需要返回链表中最小元素的指针
示例 1:
输入:root = [4,2,5,1,3]
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输出:[1,2,3,4,5]
解释:下图显示了转化后的二叉搜索树,实线表示后继关系,虚线表示前驱关系
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示例 2:
输入:root = [2,1,3]
输出:[1,2,3]
示例 3:
输入:root = []
输出:[]
解释:输入是空树,所以输出也是空链表
示例 4:
输入:root = [1]
输出:[1]
如何遍历树
遍历树的一般策略有两种:
深度优先搜索 (DFS) 在这种策略中,我们将 深度 作为优先级,因此我们从根节点开始,一路搜索到某个叶子节点,然后返回根节点寻找另一条分支。DFS 策略可以进一步区分为 前序,中序 和 后序,这取决于根节点、左节点和右节点之间的相对顺序
广度优先搜索 (BFS) 我们按照高度的顺序,从上到下扫描整棵树 高层级的节点会比低层级的节点先被访问 在下面的图像中,节点按照你访问它们的顺序进行编号,请按照 1-2-3-4-5 的顺序比较不同的策略
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这个问题是以教科书递归方式实现 DFS 中序遍历,因为它要求就地(in-place)操作

方法:递归

算法 标准的中序递归遵循 左 -> 节点 -> 右 的顺序,其中 左 和 右 部分是递归调用,而 节点 是所有处理过程的执行场所。 处理在这里基本上是将前一个节点与当前节点相连,并记录到目前为止新双向链表中的最大节点,亦即最后一个节点
再多一个细节:需要保留第一个,即最小的节点,以封闭双向链表的环。 这是算法的步骤:
初始化 first 和 last 节点为 null
调用标准的中序递归 helper(root) :
如果节点不为 null:
调用左子树的递归 helper(node.left)
如果 last 节点不为 null,将 last 和当前 node 节点连接起来
若 else,则初始化 first 节点
将当前节点标记为最后一个节点:last = node
调用右子树的递归 helper(node.right)
将首尾两个节点连接起来,封闭 DLL 环,然后返回 first 节点
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/*
// Definition for a Node.
struct Node {
    int val;
    struct Node* left;
    struct Node* right;
};
*/
void helper(struct Node*node,struct Node**first,struct Node**last)
{
    if(node){
        helper(node->left,first,last);
        if(*last){
            (*last)->right=node;
            node->left=*last;
            }
        else{
            *first=node;
        }
        *last=node;
        helper(node->right,first,last);
    }
}
struct Node* treeToDoublyList(struct Node *root) {
    struct Node*first=NULL;
    struct Node*last=NULL;
    if(root==NULL)
    {
        return root;
    }
    else
    {
        helper(root,&first,&last);
        last->right=first;
        first->left=last;
    }
    return first;
}

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