LeetCode 练习——剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表

1.题目描述

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。

2.1 解题思路

题目给定一棵二叉搜索树，并要求在原节点基础上将其变成排好序的双向链表，并返回值最小的节点。按照题意需要完成两步：第一步对二叉搜索树的节点进行排序，第二步将节点连接成双向链表。由于题目给定的是二叉搜索树，因此可以二叉搜索树中序遍历便能够从小到大获取到节点，利用这一性质便能够完成第一步，遍历同时将节点放入队列中，用于组装双向链表。

获取到排好序的节点队列之后便开始组装双向链表，队列的第一个节点便是需要返回的头节点，之后节点的 left 指向队列中当前节点的前一个节点， right 只想队列中当前节点的下一个节点，直到队列为空。此时再把对头节点和队尾节点连接上就完成题目要求。

以题目给出示例为例，首先进行中序遍历，得到节点队列 [1, 2, 3, 4, 5]

然后在从队列中获取头节点，再依次遍历队列，将上一节点 pre 的 right 指向队列弹出的当前节点 curr，再将当前节点的 left 指向上一节点。完成这一操作后将 pre 指向当前节点，继续便利队列，直到队列中的节点全部弹出。

最后一步就是将收尾节点进行连接，此时完成双向循环链表组装。

2.2 代码

class Solution {
    
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();

    public Node treeToDoublyList(Node root) {
    
        if (root == null) {
    
            return null;
        }
        process(root);
        // 弹出队头节点作为头节点，并使用 pre 指向前一个节点
        Node head = queue.poll();
        Node pre = head;
        while (!queue.isEmpty()) {
    
            // 从队列弹出队头，然后将前一节点和当前节点进行连接
            Node curr = queue.poll();
            pre.right = curr;
            curr.left = pre;
            pre = curr;
        }
        // 队列弹出完成后进行收尾连接
        pre.right = head;
        head.left = pre;
        return head;
    }

    public void process(Node root) {
    
        if (root == null) {
    
            return;
        }
        process(root.left);
        // 中序遍历，将节点放入队列中
        queue.offer(root);
        process(root.right);
    }
}

2.3 测试结果

通过测试

3.总结

• 利用二叉搜索树中序遍历性质获取排序后的节点队列
• 再使用节点队列组装双向循环链表