二叉树展开为链表
1.题目内容
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 1：
1
2
| 输入：root = [1,2,5,3,4,null,6]
输出：[1,null,2,null,3,null,4,null,5,null,6]
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示例 2：
示例 3：
提示：
- 树中结点数在范围
[0, 2000] 内
-100 <= Node.val <= 100
2.解法
（1）前序遍历
思路及算法
将二叉树展开为单链表之后，单链表中的节点顺序即为二叉树的前序遍历访问各节点的顺序。因此，可以对二叉树进行前序遍历，获得各节点被访问到的顺序。由于将二叉树展开为链表之后会破坏二叉树的结构，因此在前序遍历结束之后更新每个节点的左右子节点的信息，将二叉树展开为单链表。
代码
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| //Java
class Solution {
public void flatten(TreeNode root) {
List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();
preorderTraversal(root, list);
int size = list.size();
for (int i = 1; i < size; i++) {
TreeNode prev = list.get(i - 1), curr = list.get(i);
prev.left = null;
prev.right = curr;
}
}
public void preorderTraversal(TreeNode root, List<TreeNode> list) {
if (root != null) {
list.add(root);
preorderTraversal(root.left, list);
preorderTraversal(root.right, list);
}
}
}
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| //C++
class Solution {
public:
void flatten(TreeNode* root) {
vector<TreeNode*> l;
preorderTraversal(root, l);
int n = l.size();
for (int i = 1; i < n; i++) {
TreeNode *prev = l.at(i - 1), *curr = l.at(i);
prev->left = nullptr;
prev->right = curr;
}
}
void preorderTraversal(TreeNode* root, vector<TreeNode*> &l) {
if (root != NULL) {
l.push_back(root);
preorderTraversal(root->left, l);
preorderTraversal(root->right, l);
}
}
};
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复杂度分析
（2）前序遍历和展开同步进行
思路及算法
由于将节点展开之后会破坏二叉树的结构而丢失子节点的信息，因此前序遍历和展开为单链表分成了两步。能不能在不丢失子节点的信息的情况下，将前序遍历和展开为单链表同时进行？
之所以会在破坏二叉树的结构之后丢失子节点的信息，是因为在对左子树进行遍历时，没有存储右子节点的信息，在遍历完左子树之后才获得右子节点的信息。只要对前序遍历进行修改，在遍历左子树之前就获得左右子节点的信息，并存入栈内，子节点的信息就不会丢失，就可以将前序遍历和展开为单链表同时进行。
该做法不适用于递归实现的前序遍历，只适用于迭代实现的前序遍历。修改后的前序遍历的具体做法是，每次从栈内弹出一个节点作为当前访问的节点，获得该节点的子节点，如果子节点不为空，则依次将右子节点和左子节点压入栈内（注意入栈顺序）。
展开为单链表的做法是，维护上一个访问的节点 prev，每次访问一个节点时，令当前访问的节点为 curr，将 prev 的左子节点设为 null 以及将 prev 的右子节点设为 curr，然后将 curr 赋值给 prev，进入下一个节点的访问，直到遍历结束。需要注意的是，初始时 prev 为 null，只有在 prev 不为 null 时才能对 prev 的左右子节点进行更新。
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| //Java
class Solution {
public void flatten(TreeNode root) {
if (root == null) {
return;
}
Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();
stack.push(root);
TreeNode prev = null;
while (!stack.isEmpty()) {
TreeNode curr = stack.pop();
if (prev != null) {
prev.left = null;
prev.right = curr;
}
TreeNode left = curr.left, right = curr.right;
if (right != null) {
stack.push(right);
}
if (left != null) {
stack.push(left);
}
prev = curr;
}
}
}
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| //C++
class Solution {
public:
void flatten(TreeNode* root) {
if (root == nullptr) {
return;
}
auto stk = stack<TreeNode*>();
stk.push(root);
TreeNode *prev = nullptr;
while (!stk.empty()) {
TreeNode *curr = stk.top(); stk.pop();
if (prev != nullptr) {
prev->left = nullptr;
prev->right = curr;
}
TreeNode *left = curr->left, *right = curr->right;
if (right != nullptr) {
stk.push(right);
}
if (left != nullptr) {
stk.push(left);
}
prev = curr;
}
}
};
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复杂度分析