LeetCode114二叉树展开为链表(相关话题:后序遍历)

题目描述

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:

复制代码
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:

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输入:root = []
输出:[]

示例 3:

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输入:root = [0]
输出:[0]

提示:

  • 树中结点数在范围 [0, 2000]
  • -100 <= Node.val <= 100

进阶: 你可以使用原地算法(O(1) 额外空间)展开这棵树吗?

解法一(常规思路求解)

  1. 把root的左右子树拍平
  2. 把root的左子树移动到root的右子树
  3. 把root的左子树置为null
  4. 把root原来的右子树拼接到root原来左子树拍平后的末尾
java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public void flatten(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }

        // 首先展开左右子树
        flatten(root.left);
        flatten(root.right);

        // 如果左子树为空,当前节点无需处理
        if (root.left == null) {
            return;
        }

        // 将左子树插入到右子树的位置
        TreeNode temp = root.right;
        root.right = root.left;
        root.left = null; // 将左子节点设为null

        // 找到现在右子树(原来的左子树)的最末节点
        TreeNode current = root.right;
        while (current.right != null) {
            current = current.right;
        }

        // 将原先的右子树接到当前右子树的末端
        current.right = temp;
    }
}

后序遍历的重要性:在处理当前节点之前,必须先处理它的左右子树。这是因为展开操作需要修改子树的结构。如果我们先处理当前节点再处理子树,那么当我们返回到当前节点时,子树可能已经被展开并且连接到了当前节点的右侧。这将使得递归调用混乱,并可能导致错误或遗漏某些节点。

解法二(利用pre记录之前的节点)

  1. 把root的右左子树拍平
  2. 把root的左子树移动到root的右子树
  3. 把root的左子树置为null
  4. 更新前驱节点pre
java 复制代码
class Solution {

    private TreeNode pre = null;

    public void flatten(TreeNode root) {
        if (root == null)
            return;
        //注意这个顺序不能对调,否则pre记录的就是右子树就会出错
        flatten(root.right);
        flatten(root.left);
        //由于是后续遍历,pre记录的是左子树的根结点
        root.right = pre;
        root.left = null;
        pre = root;
    }

}

总结

本题要求将二叉树展开为单链表,保持先序遍历顺序。解法一通过递归展开左右子树,然后调整指针顺序;解法二利用pre记录前驱节点,依次处理右子树、左子树,最后更新前驱节点。两种方法均在原地完成,空间复杂度为O(1)。

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