[Leetcode] Flatten Binary Tree to Linked List

本文介绍如何通过前序和中序遍历的方式将二叉树转换为单链表和双向链表的方法。通过修改节点连接方式实现,适用于计算机科学中的数据结构转换。

题目:

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

For example,
Given

         1
        / \
       2   5
      / \   \
     3   4   6

The flattened tree should look like:
   1
    \
     2
      \
       3
        \
         4
          \
           5
            \
             6
将二叉树转换为链表,注意到输出的顺序跟前序完全一样,所以自然想到在前序遍历的基础上稍作修改。

void flatten(TreeNode *root) 
{
	if(root==NULL) return ;

	TreeNode *x=NULL;
	stack<TreeNode*> stk;
	stk.push(root);
	while(!stk.empty())
	{
                x=stk.top();
		stk.pop();
		if(x->right !=NULL) stk.push(x->right);
		if(x->left !=NULL) stk.push(x->left);
		
		x->left=NULL;                          //增加的地方;
		if(!stk.empty()) x->right=stk.top();
		else x->right=NULL;
	}
}

扩展:按照中序遍历的顺序将二叉树转换为双向链表。


其方法也是在中序遍历的基础上修改节点。

TreeNode * bintreeToList2(TreeNode *x)
{
	stack<TreeNode *> stk;
	TreeNode *node=x;
	TreeNode *res=NULL;
	TreeNode *pre=NULL;

	int flag=1;

	while(node != NULL || !stk.empty())
	{
		while( node !=NULL)
		{
			stk.push(node);
			node=node->left;
		}
		node=stk.top();
		if( flag==1) 
		{
			res=node;		//保存头结点
			flag=0;
		}
		if(pre!=NULL)
		pre->right=node;		//就是这里前一个节点指向栈的下一个,而不是原来的
		node->left=pre;

		pre=node ;			//更新前一个节点
		node=node->right ;              //查找右半部分
		stk.pop();
	}
	return res;
}



这段代码是一个**二叉树展开为链表**的解法,采用的是**后序遍历 + 头插法**的方式,将二叉树就地转换为一个**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. 二叉树展开为链表) 将一个二叉树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,正在把一棵树的枝干**从下到上**、**从右到左**地一根一根地连接起来。 - 先处理右子树,再处理左子树,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,整个树就被**从下到上地构建出一个右偏的链表**。 --- ## 🔁 举个例子 假设输入如下二叉树: ``` 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 是树的高度。 --- ## ✅ 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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