题目

426. 将二叉搜索树转化为排序的双向链表

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] 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。
  
• 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]
提示：

-1000 <= Node.val <= 1000 Node.left.val < Node.val < Node.right.val Node.val 的所有值都是独一无二的 0 <= Number of Nodes <= 2000

解法

解法来源：https://leetcode.cn/leetbook/read/illustration-of-algorithm/lxh893/

思考：

1. 本题是二叉搜索树
2. 对二叉搜索树，如果采用中序遍历，可得有序序列，因此考虑中序遍历
3. 要形成双向链表，结合中序遍历为”左、根、右“的特点，设置 前驱节点pre 和 当前cur 指针会方便节点的指针修改，也就是 pre->right=cur、cur->left=pre
4. 在遍历过程中，首先传入 cur->left，然后就对pre 和 cur的指向进行修改，修改完毕后更新pre，最后传入 cur->right
5. 最终要形成循环链表，那么应该设置一个头节点head 指向第一个遍历到的节点（最小的节点）；最后遍历到的节点就是最大的，也就是尾节点，更新完成后 pre 就是尾节点。此时更新头尾节点的指向使链表循环 head->left=pre pre->right=head

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

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    Node *pre, *head;
    void dfs(Node* cur){
        if(!cur) return;
        dfs(cur->left);
        if(!pre) head=cur;
        else pre->right=cur;
        cur->left=pre;
        pre=cur;
        dfs(cur->right);
    }
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(!root) return nullptr;
        dfs(root);
        head->left=pre;
        pre->right=head;
        return head;
    }
};