LeetCode hot 100—二叉树展开为链表

题目

给你二叉树的根结点 root ，请你将它展开为一个单链表：

• 展开后的单链表应该同样使用 TreeNode ，其中 right 子指针指向链表中下一个结点，而左子指针始终为 null 。
• 展开后的单链表应该与二叉树 先序遍历 顺序相同。

示例

示例 1：

输入：root = [1,2,5,3,4,null,6]
输出：[1,null,2,null,3,null,4,null,5,null,6]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [0]
输出：[0]

分析

为了解决将二叉树展开为与先序遍历顺序相同的单链表这一问题，可以使用递归的方法。递归地处理左子树和右子树，然后将它们连接起来形成单链表。

递归

时间复杂度：O()， 是二叉树的节点数

空间复杂度：O()

class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode* root) {
        if (root == nullptr) return;
        // 递归处理左子树和右子树
        flatten(root->left);
        flatten(root->right);
        // 保存当前节点的右子树
        TreeNode* rightSubtree = root->right;
        // 将左子树移到右边
        root->right = root->left;
        root->left = nullptr;
        // 找到当前节点新的右子树的最右节点
        TreeNode* current = root;
        while (current->right != nullptr) {
            current = current->right;
        }
        // 将原来的右子树连接到新的右子树的最右节点
        current->right = rightSubtree;
    }
};

空间优化

如果要满足空间复杂度为 O(1)，我们可以使用 Morris 遍历的思想。Morris 遍历是一种空间复杂度为 O(1) 的二叉树遍历方法，它通过利用树中的空闲指针来实现。

时间复杂度：O()， 是二叉树的节点数

空间复杂度：O(1)

class Solution {
public:
    void flatten(TreeNode* root) {
        TreeNode* current = root;
        while (current!= nullptr) {
            if (current->left!= nullptr) {
                // 找到当前节点左子树的最右节点
                TreeNode* pre = current->left;
                while (pre->right!= nullptr) {
                    pre = pre->right;
                }
                // 将当前节点的右子树接到左子树的最右节点的右子树上
                pre->right = current->right;
                // 将当前节点的左子树接到当前节点的右子树上
                current->right = current->left;
                // 左子树设为nullptr
                current->left = nullptr;
            }
            // 移动到当前节点的右子树
            current = current->right;
        }
    }
};