二叉搜索树改为双向链表

题目描述

输入一棵二叉搜索树，将该二叉搜索树转换成一个排序的双向链表。要求不能创建任何新的结点，只能调整树中结点指针的指向。

时间限制：C/C++ 1秒，其他语言2秒 空间限制：C/C++ 64M，其他语言128M

解题思路：最容易想到的就是中序遍历二叉树，用ArrayList存放遍历过程中的所有结点。然后再遍历ArrayList，遍历过程中修改每个结点的指针。

import java.util.ArrayList;
public class Solution {
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        if(pRootOfTree == null){
            return null;
        }
        ArrayList<TreeNode> list = new ArrayList<>();
        Convert(pRootOfTree, list);
        return Convert(list);

    }
    //中序遍历，在list中按遍历顺序保存
    public static void Convert(TreeNode pRootOfTree, ArrayList<TreeNode> list){
        if(pRootOfTree.left != null){
            Convert(pRootOfTree.left, list);
        }

        list.add(pRootOfTree);

        if(pRootOfTree.right != null){
            Convert(pRootOfTree.right, list);
        }
    }
    //遍历list，修改指针
    public static TreeNode Convert(ArrayList<TreeNode> list){
        for(int i = 0; i < list.size() - 1; i++){
            list.get(i).right = list.get(i + 1);
            list.get(i + 1).left = list.get(i);
        }
        return list.get(0);
    }
}

第二种办法是利用二叉树线索化的思想。即在中序遍历的过程中，将节点的左孩子指向后继，右孩子指向前驱。参考二叉线索树的代码，得到的初始代码如下：

public class Solution {
    TreeNode pre=null;
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        if (pRootOfTree==null)
            return null;
        Convert(pRootOfTree.left);
        if (pre!= null){
            pRootOfTree.left=pre;
            pre.right=pRootOfTree;
        }
        pre=pRootOfTree;
        Convert(pRootOfTree.right);
        return pre;
    }
}

但是这样返回得到头指针，指向的是最后一个结点，也就是得到的是一个逆序的双向链表（可以自己根据代码手动算一下，上面的代码，得到的是一个逆序的链表）。需要做一些修改，才能得到正序的链表。

修改的代码如下：

public class Solution {
    TreeNode pre=null;
    TreeNode root=null;
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        if (pRootOfTree==null)
            return null;
        Convert(pRootOfTree.left);
        if (root==null){              //指向链表的第一个节点。
            root=pRootOfTree;
        }
        if (pre!= null){
            pRootOfTree.left=pre;
            pre.right=pRootOfTree;
        }
        pre=pRootOfTree;
        Convert(pRootOfTree.right);
        return root;            //返回链表的头指针
    }
}

第三种办法，也是最好的办法：反向中序遍历。我们知道，中序遍历都说先左，输出，再右。这样得到的是逆序的链表。那么如果我们中序遍历的时候先右，输出，再左呢?得到是不是正序的链表呢？ 答案是肯定的！！！  （可以根据代码自己手动算一下，你会发现很神奇！）代码如下（对比一下方法1中的代码）：

public class Solution {
    TreeNode pre=null;
    public TreeNode Convert(TreeNode pRootOfTree) {
        if (pRootOfTree==null)
            return null;
        Convert(pRootOfTree.right);    //先遍历右子树
        if (pre!= null){               //改变指针方向
            pRootOfTree.right=pre;
            pre.left=pRootOfTree;
        }
        pre=pRootOfTree;
        Convert(pRootOfTree.left);    //再遍历左子树
        return pre;
    }
}