C++如何将二叉搜索树转换成双向循环链表(双指针或数组)

目录

• 二叉搜索树转换成双向循环链表
• 二叉搜索树与双向链表(C++中等区)
• 解题思路
• 代码展示

二叉搜索树转换成双向循环链表

本文解法基于性质：二叉搜索树的中序遍历为 递增序列 。

将二叉搜索树 转换成一个 “排序的循环双向链表”，其中包含三个要素：

1.排序链表：节点应从小到大排序，因此应使用 中序遍历

2.“从小到大”访问树的节点。双向链表：在构建相邻节点的引用关系时，设前驱节点 pre 和当前节点 cur ，

不仅应构建 pre.right= cur，也应构建 cur.left = pre 。

3.循环链表：设链表头节点 head 和尾节点 tail，则应构建 head.left = tail 和 tail.right = head 。

双指针：

class Solution {
private:
    Node* head, * pre = NULL;
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {//双指针做法
        if (!root) return NULL;
        inorder(root);
        head->left = pre;
        pre->right = head;
        return head;
    }
    void inorder(Node* root)
    {
        if (root == NULL)return;
        inorder(root->left);
        root->left = pre;
        if (pre)
            pre->right = root;
        else head = root;
        pre = root;
        inorder(root->right);
    }
};

数组方法：很简单就不做介绍了，就是先把节点都放进数组然后在建立联系。

Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if (!root) return NULL;
        vector<Node*> nodelist;
        inorder(nodelist, root);
        int l = nodelist.size();
        if (l == 1)
        {
            nodelist[0]->right = nodelist[0];
            nodelist[0]->left = nodelist[0];
            return nodelist[0];
        }
        for (int i = 1; i < l - 1; i++) {
            nodelist[i]->left = nodelist[i - 1];
            nodelist[i]->right = nodelist[i + 1];
        }
        nodelist[0]->left = nodelist[l - 1];
        nodelist[0]->right = nodelist[1];
        nodelist[l - 1]->right = nodelist[0];
        nodelist[l - 1]->left = nodelist[l - 2];
        return nodelist[0];
    }
    void inorder(vector<Node*>& nodelist, Node* root)
    {
        if (root == NULL)return;
        inorder(nodelist, root->left);
        nodelist.push_back(root);
        inorder(nodelist, root->right);
    }

二叉搜索树与双向链表(C++中等区)

题目：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。

解题思路

本文解法基于性质：二叉搜索树的中序遍历为 递增序列 。

将 二叉搜索树 转换成一个 “排序的循环双向链表” ，其中包含三个要素：

• 排序链表：节点应从小到大排序，因此应使用 中序遍历 “从小到大”访问树的节点；
• 双向链表：在构建相邻节点（设前驱节点 pre ，当前节点 cur ）关系时，不仅应 pre.right =cur，也应 cur.left = pre 。
• 循环链表：设链表头节点 head 和尾节点 tail ，则应构建 head.left = tail， 和 tail.right = head 。

代码展示

代码如下：

class Solution {
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(!root) return NULL;
        mid(root);
        //进行头节点和尾节点的相互指向，这两句的顺序也是可以颠倒的
        head->left=pre;
        pre->right=head;
        return head;
    }
    void mid(Node* cur)
    {
        if(!cur) return;
        mid(cur->left);
        //pre用于记录双向链表中位于cur左侧的节点，即上一次迭代中的cur,当pre==null时，cur左侧没有节点,即此时cur为双向链表中的头节点
        if(pre==NULL) head=cur;
        //反之，pre!=null时，cur左侧存在节点pre，需要进行pre.right=cur的操作。
        else pre->right=cur;
        //pre是否为null对这句没有影响,且这句放在上面两句if else之前也是可以的。
        cur->left=pre;
        //pre指向当前的cur
        pre=cur;
        //全部迭代完成后，pre指向双向链表中的尾节点
        mid(cur->right);
    }
private:
    Node* head,*pre;
};

• 执行用时：8 ms, 在所有 C++ 提交中击败了95.27%的用户
• 内存消耗：7.3 MB, 在所有 C++ 提交中击败了81.16%的用户

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。