【剑指Offer】面试题8：二叉树的下一个节点

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * 面试题8：二叉树的下一个节点
 * 题目：给定一个二叉树和其中的一个结点，请找出中序遍历顺序的下一个结点并且返回。
 * 注意，树中的结点不仅包含左右子结点，同时包含指向父结点的指针。
 * @author
 * @create 2021-03-11 23:16
 */
public class Solution8 {
    public static void main(String[] args) {
        TreeLinkNode root = new TreeLinkNode(1);
        TreeLinkNode node1 = new TreeLinkNode(2);
        TreeLinkNode node2 = new TreeLinkNode(3);
        TreeLinkNode node3 = new TreeLinkNode(4);
        TreeLinkNode node4 = new TreeLinkNode(5);
        TreeLinkNode node5 = new TreeLinkNode(6);
        TreeLinkNode node6 = new TreeLinkNode(7);
        TreeLinkNode node7 = new TreeLinkNode(8);
        TreeLinkNode node8 = new TreeLinkNode(9);

        root.left = node1;
        root.right = node2;
        node1.next = root;
        node2.next = root;

        node1.left = node3;
        node1.right = node4;
        node3.next = node1;
        node4.next = node1;

        node2.left = node5;
        node2.right = node6;
        node5.next = node2;
        node6.next = node2;

        node4.left = node7;
        node4.right = node8;
        node7.next = node4;
        node8.next = node4;

        TreeLinkNode next = getNextTwo(node8);
        System.out.println(next.val);

    }

    /**
     * 方法一：按中序遍历的规律寻找，分三种情况
     * @param pNode
     * @return
     */
    public static TreeLinkNode getNext(TreeLinkNode pNode) {
        if (pNode == null){
            return null;
        }
        //①情况一：该节点有右子树，那么该节点的下一个节点是右子树的最左子节点
        if (pNode.right != null){
            TreeLinkNode pRight = pNode.right;
            while (pRight.left != null){
                pRight = pRight.left;
            }
            return pRight;
        }
        //②情况二：该节点没有右子树，并且为其父节点的左子节点，那么该节点的下一个节点是其父节点
        if (pNode.next != null && pNode.next.left == pNode){
            return pNode.next;
        }
        //③情况三：该节点没有右子树，并且为其父节点的右子节点，则我们一直沿着父结点追朔，
        //直到找到某个结点是其父结点的左子树，如果存在这样的结点，那么这个结点的父结点就是我们要找的下一结点
        if (pNode.next != null){
            TreeLinkNode parentNode = pNode.next;
            while (parentNode.next != null && parentNode != parentNode.next.left){
                parentNode = parentNode.next;
            }
            return parentNode.next;
        }
        return null;
    }

    /**
     * 方法二：根据给的节点找到根节点，再根据中序遍历找到该节点的下一个节点
     * @param pNode
     * @return
     */
    public static TreeLinkNode getNextTwo(TreeLinkNode pNode) {
        if (pNode == null){
            return null;
        }
        TreeLinkNode root = pNode;
        while (root.next != null){
            root = root.next;//找到根节点
        }
        //②中序遍历，非递归方式实现
        List<TreeLinkNode> list = new ArrayList<>();
        Stack<TreeLinkNode> stack = new Stack<>();
        TreeLinkNode cur = root;
        while (cur != null || !stack.isEmpty()){
            while (cur != null){
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }
            cur = stack.pop();
            list.add(cur);
            cur = cur.right;
        }
        //③中序遍历找到下一个节点
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (list.get(i) == pNode){
                return i == list.size() - 1 ? null : list.get(i+1);
            }
        }
        return null;
    }

}

class TreeLinkNode{
    int val;
    TreeLinkNode left = null;
    TreeLinkNode right = null;
    TreeLinkNode next = null;

    TreeLinkNode(int val){
        this.val = val;
    }


}