剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表

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

 

为了让您更好地理解问题，以下面的二叉搜索树为例：

 

 

我们希望将这个二叉搜索树转化为双向循环链表。链表中的每个节点都有一个前驱和后继指针。对于双向循环链表，第一个节点的前驱是最后一个节点，最后一个节点的后继是第一个节点。

下图展示了上面的二叉搜索树转化成的链表。“head” 表示指向链表中有最小元素的节点。

 

 

特别地，我们希望可以就地完成转换操作。当转化完成以后，树中节点的左指针需要指向前驱，树中节点的右指针需要指向后继。还需要返回链表中的第一个节点的指针。

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中序遍历的思路-递归实现

时间复杂度：二叉树每个节点遍历一次，O(n)
空间复杂度：递归调用深度为树的高度，二叉树高度最差情况下会退化为单链表，为O(n)

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
    Node* pre, *head;
    void inOrder(Node* root) {
        if (root == nullptr) return;
        inOrder(root->left);
        // 前一个节点的右节点指向当前节点，当前节点的左节点指向前一个节点。
        // 如果前一个节点为空，说明当前节点即为头节点(第一个节点)
        // 完成后，将当前节点设置为下轮遍历的 前一个节点
        if (pre == nullptr) {
            head = root;
        }else {
            pre->right = root;
        }
        root->left = pre;
        pre = root;
        inOrder(root->right);
    }
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if (root == nullptr) return nullptr;
        pre = nullptr;
        head = nullptr;
        inOrder(root);
        // 对于双向循环链表，第一个节点的前驱是最后一个节点，最后一个节点的后继是第一个节点。
        // 中序遍历完成时，head只有right已定义，pre只有left已定义，不构成完整的 双向循环
        head->left = pre;
        pre->right = head;
        return head;
    }
};

中序遍历 栈的实现

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