[LeetCode] 114. Flatten Binary Tree to Linked List

本文详细解析了LeetCode上的一道经典题目:如何将二叉树原地转化为只有右节点的链表,并遵循先序遍历的顺序。通过递归和指针操作,文章提供了一种有效的解决方案。

原题链接:https://leetcode.com/problems/flatten-binary-tree-to-linked-list/

1. 题目介绍

Given a binary tree, flatten it to a linked list in-place.

For example, given the following tree:
给出一个二叉树,将其转化为一棵只有右节点的树,并且需要按照先序遍历的顺序排列。
比如,给出下面的树:

在这里插入图片描述
The flattened tree should look like:
修改之后的树为:
在这里插入图片描述

2. 解题思路

本题给出的函数返回值为void,也就是说,需要在原树上进行更改,而不能另建新树。仔细观察可以发现,修改之后新树的顺序其实就是对原树的先序遍历顺序。

于是,问题转化成为,如何把原树改成先序遍历的顺序?

对于每个根节点,我们可以使用如下策略修改:

  1. 寻找自己的左子节点,假设它为节点A
  2. 在左子节点处,一直寻找右子节点,直到最后一个右子节点,假设它为节点B
  3. 将原来根节点的右子树,拼接到节点B的右子节点
  4. 将节点A改为根节点的右子节点
  5. 将根节点的左子树置空

具体实现代码如下所示:
实现代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public void flatten(TreeNode root) {
        while(root != null){
            if(root.left != null){
                //寻找左子节点,找到后,一直向右
                //找到最右侧的节点
                TreeNode pre = root.left;
                while(pre.right != null){
                    pre = pre.right;
                }
                
                //将根结点原本的右子节点
                //接到之前找到的最右侧节点上
                pre.right = root.right;
                
                //将左子节点替换为右子节点
                root.right = root.left;
                
                //将原来根结点的左子节点置空
                root.left = null;
            }
            root = root.right;
        }
    }
}
这段代码是一个**二叉展开为链表**的解法,采用的是**后序遍历 + 头插法**的方式,将二叉就地转换为一个**右偏的单链表**(即所有节点的 `left` 指针为空,`right` 指针指向后继节点)。 --- ## ✅ 问题描述(LeetCode 114. 二叉展开为链表) 将一个二叉原地修改为一个右偏的链表,例如: ``` 1 / \ 2 5 / \ \ 3 4 6 ``` 变成: ``` 1 \ 2 \ 3 \ 4 \ 5 \ 6 ``` --- ## ✅ 代码解析 ```cpp class Solution { TreeNode* head; // 用于记录当前链表的头部 public: void flatten(TreeNode* root) { if (root == nullptr) { return; } // 后序遍历:右 -> 左 -> 根 flatten(root->right); flatten(root->left); // 将当前节点插入链表头部 root->left = nullptr; // 左指针置空 root->right = head; // 右指针指向当前链表头 head = root; // 更新链表头为当前节点 } }; ``` --- ## 🧠 通俗解释 想象你是一个木匠,正在把一棵的枝干**从下到上**、**从右到左**地一根一根地连接起来。 - 先处理右子,再处理左子,最后处理当前节点(**后序遍历**)。 - 使用一个 `head` 指针,始终指向链表的头部。 - 每次处理一个节点时,把它插在链表最前面(**头插法**)。 - 插入时,设置 `left = nullptr`,`right = head`,然后更新 `head`。 这样,整个就被**从下到上地构建出一个右偏的链表**。 --- ## 🔁 举个例子 假设输入如下二叉: ``` 1 / \ 2 5 / \ \ 3 4 6 ``` 后序遍历顺序为:3 → 4 → 2 → 6 → 5 → 1 构建过程如下: - 处理 3 → 链表:3 - 处理 4 → 链表:4 → 3 - 处理 2 → 链表:2 → 4 → 3 - 处理 6 → 链表:6 → 2 → 4 → 3 - 处理 5 → 链表:5 → 6 → 2 → 4 → 3 - 处理 1 → 链表:1 → 5 → 6 → 2 → 4 → 3 最终变成一个右偏的链表。 --- ## ✅ 时间复杂度 & 空间复杂度 - **时间复杂度**:O(n),每个节点访问一次。 - **空间复杂度**:O(h),递归栈深度,h 是的高度。 --- ## ✅ 与其它方法的比较 | 方法 | 特点 | |------|------| | 前序遍历 + 重建链表 | 简单直观,但需要额外 O(n) 空间 | | 迭代 + 栈 | 类似前序遍历,需要栈空间 | | 后序遍历 + 头插法(本解法) | 原地修改,空间复杂度 O(h),递归栈开销 | | Morris 遍历 | 空间复杂度 O(1),最优化,但实现较复杂 | --- ###
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