C++如何将二叉搜索树转换成双向循环链表(双指针或数组)

2024-04-02 19:04:59 215人浏览泡泡鱼

摘要

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

二叉搜索树转换成双向循环链表

在这里插入图片描述

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：

在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

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 。

在这里插入图片描述

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;
};