046二叉树展开为链表

二叉树展开为链表

题目链接：https://leetcode.cn/problems/flatten-binary-tree-to-linked-list/description/?envType=study-plan-v2\&envId=top-100-liked

我的解答：

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List<TreeNode> list = new ArrayList<>();
public void flatten(TreeNode root) {
    if(root == null){
        return;
    }
    getList(root);
    for(int i=1; i<list.size(); i++){
        list.get(i-1).left = null;
        list.get(i-1).right = list.get(i);
    }
}
public void getList(TreeNode node){
    if(node == null){
        return;
    }
    list.add(node);
    getList(node.left);
    getList(node.right);
}

分析：代码的时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(n)。自己未能想出时间复杂度为O(n)且空间复杂度为O(1)的解法。解题思路：用递归对二叉树进行前序遍历，用集合存储二叉树先序遍历的结果，然后遍历集合更改指针关系即可。

看了官方题解后的解答：

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//方法一：前序遍历（递归版）（与我的解答一致）
//时间复杂度：O(n)
//空间复杂度：O(n)

//方法一：前序遍历（迭代版）
//时间复杂度：O(n)
//空间复杂度：O(n)
public void flatten(TreeNode root) {
    Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
    List<TreeNode> list = new ArrayList<>();
    TreeNode node = root;
    while(node != null || !stack.isEmpty()){
        while(node != null){
            list.add(node);
            stack.push(node);
            node = node.left;
        }
        node = stack.pop().right;
    }
    for(int i = 1; i < list.size(); i++){
        list.get(i-1).right = list.get(i);
        list.get(i-1).left = null;
    }
}

//方法二（只看思路自己实现版）：前序遍历和展开同步进行
//时间复杂度：O(n)
//空间复杂度：O(n)
public void flatten(TreeNode root) {
    if(root == null){
        return;
    }
    Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
    TreeNode cur = root, pre = null;
    while(cur != null || !stack.isEmpty()){
        while(cur != null){
            if(cur.right != null){
                stack.push(cur.right);
            }
            if(pre != null){
                pre.right = cur;
                pre.left = null;
            }
            pre = cur;
            cur = cur.left;
        }
        if(!stack.isEmpty()){
            cur = stack.pop();
        }
    }
}

//方法二（看了官方实现版，优于只看思路自己实现版）：前序遍历和展开同步进行
//时间复杂度：O(n)
//空间复杂度：O(n)
public void flatten(TreeNode root) {
    if(root == null){
        return;
    }
    Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
    TreeNode pre = null, cur;
    stack.push(root);
    while(!stack.isEmpty()){
        cur = stack.pop();
        if(pre != null){
            pre.right = cur;
            pre.left = null;
        }
        if(cur.right != null){
            stack.push(cur.right);
        }
        if(cur.left != null){
            stack.push(cur.left);
        }
        pre = cur;
    }
}

//方法三：寻找前驱节点
//时间复杂度：O(n)
//空间复杂度：O(1)
public void flatten(TreeNode root) {
    TreeNode cur = root, right;
    while(cur != null){
        if(cur.left != null){
            TreeNode temp = cur.left;
            while(temp.right != null){
                temp = temp.right;
            }
            temp.right = cur.right;
            cur.right = cur.left;
            cur.left = null;
        }
        cur = cur.right;
    }
}

分析：

1、方法一和方法二都采用二叉树的前序遍历方法，区别在于，方法一是将前序遍历的结果存入集合中，遍历完后再遍历集合更改指针关系；而方法二利用栈保存了每个节点的右孩子信息，每次右孩子先入栈，左孩子后入栈，且用pre保存当前已经展开的链表尾节点，每次出栈的同时更改pre的指针关系。重复以上操作直到栈为空。

2、方法三的解题思路：遍历到当前节点时分为两种情况------若当前节点左孩子为空，则无需做任何改变；若当前节点左孩子不为空，根据前序遍历的顺序关系，每次找到当前节点的左子树前序遍历的最后一个节点（最右节点），将当前节点的右子树连接到最右节点，然后让当前节点的左孩子成为右孩子，并让左孩子为空，最后继续遍历下一个节点。重复以上操作直到当前节点为空。

总结

本题主要是需要掌握二叉树的前序遍历的流程和特点。