[题解]剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表(C++)

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。

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。

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

二叉搜索树的中序遍历得到的结果就是升序数组，也就是说只要在中序遍历的时候对指针进行调整就可以了。我们假设已经排好序的双向链表的最后一个节点是pre，当前节点是root，令pre->right = root，root->left = pre，然后把pre指向root就行。在中序遍历结束后需要单独处理头节点和尾节点，这里有一个trick，中序遍历结束后pre指针指向的就是尾节点，而在中序遍历中第一个处理的节点（此时pre为空指针nullptr）就是头节点，标记一下就行。
时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)。

代码

/*
// 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* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(!root) return root;

        inorder(root);
        head->left = pre;
        pre->right = head;
        return head;
    }

private:
    Node *pre, *head;
    void inorder(Node* root)
    {
        if(!root) return;
        inorder(root->left);
        if(!pre) head = root;
        else
        {
            pre->right = root;
            root->left = pre;
        }
        pre = root;
        inorder(root->right);
    }
};

注意

这题我一开始在treeToDoublyList定义了一个pre指针往dfs函数里面传，但是一开始用的传值而不是传址，这样在递归调用的时候pre指针本身不会变，直接就bug了，需要以传址的形式调用pre。

/*
// 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* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(!root) return root;

        Node *head = root;
        while(head->left) head = head->left;
        Node *tail = root;
        while(tail->right) tail = tail->right;

        Node* pre = nullptr;
        inorder(root, pre);
        head->left = tail;
        tail->right = head;
        return head;
    }

    void inorder(Node* root, Node*& pre)
    {
        if(!root) return;
        inorder(root->left, pre);
        if(!pre) pre = root;
        else
        {
            pre->right = root;
            root->left = pre;
            pre = pre->right;
        }
        inorder(root->right, pre);
    }
};