【LeetCode】Flatten Binary Tree to Linked List

本文介绍了一种将二叉树结构通过特定算法转换为链表的方法,并提供了详细的实现步骤与代码示例。


Flatten Binary Tree to Linked List

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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

click to show hints.

这种题需要使用传引用,得出一个头和尾结点,这样递归起来非常简单。中间需要对NULL多作判断

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode *root) {
        if(root == NULL)
            return;
        TreeNode *head = NULL, *tail = NULL;
        flattenHelper(root,head,tail);
        root = head;
    }
    void flattenHelper(TreeNode *root, TreeNode *&head, TreeNode *&tail) {
        if (root == NULL) {
            head = NULL;
            tail = NULL;
            return;/////////////////////////////////////////
        }
        head = tail = root;//!!!!
        TreeNode *left_head = NULL, *left_tail = NULL, *right_head = NULL, *right_tail = NULL;
        if(root->left) {
            flattenHelper(root->left,left_head,left_tail);
        }
        if(root->right) {
            flattenHelper(root->right,right_head,right_tail);
        }
        if (left_head) {//!!!!
            root->right = left_head;
            root->left = NULL;
        }
        else {
            left_tail = root;//!!!!
        }
        tail = left_tail;
        if (right_head) {//!!!!
            left_tail->right = right_head;
        }
        else {
            right_tail = left_tail;//!!!!
        }
        tail = right_tail;
    }
};











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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