Leetcode | Recover Binary Search Tree

Two elements of a binary search tree (BST) are swapped by mistake.

Recover the tree without changing its structure.

Note:
A solution using O(n) space is pretty straight forward. Could you devise a constant space solution?

做到这里又有点不知道BST是什么。BST就是二叉树，并且左子树必定比root小，右子树必定比root大。这样中序遍历之后，一定就是一个递增的序列。所以BST和中序遍历经常挂在一起。

这道题是有两个数交换了。交换之后有可能，一是造成了交换了这个数一种可能造成了两个位置的变化，一是左子树比根大，一是右子树比根小。比如{2，3，1}这种情况，那么交换了2和1，造成了一开始3比2大，是错的，1比3小。另一种可能就是只造成一边出错。比如{4,1,2}，4和2交换了，造成了root和右子树出错。

算法的思路如下，就是中序遍历的时候，记录了每个节点前一个节点。如果pre->val>root->val。这里因为pre不会再被访问到，如果pre之前为空，那么可以给pre赋值，否则下一次赋值很可能就是当前的root。root就一定会被记录下来。通过这种方式来保证找到的两个指针不一样。

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void recoverTree(TreeNode *root) {
        n1 = n2 = pre = NULL;
        inorder(root);
        if (n1 && n2) swap(n1->val, n2->val);
    }
    
    void inorder(TreeNode *root) {
        if (!root) return;
        inorder(root->left);
        if (pre && pre->val > root->val) {
            if (!n1) n1 = pre;
            n2 = root;
        }
        pre = root;
        inorder(root->right);
    }
    
private:
    TreeNode *n1;
    TreeNode *n2;
    TreeNode *pre;
};

 因为使用了中序遍历，那么就需要用到栈，至少也要O(lgn)。如水中的鱼所讲，可以用Morris Traversal代中序遍历用O(1)的空间来做。Morris Traversal在Annie Kim这篇blog讲得很清楚。明天再自己写一遍。

class Solution {
public:
    void recoverTree(TreeNode *root) {
        n1 = n2 = pre = NULL;
        TreeNode* current = root;
        
        while (current != NULL) {
            if (current->left == NULL) {
                if (pre && pre->val > current->val) {
                    if (!n1) n1 = pre;
                    n2 = current;
                }
                pre = current;
                current = current->right;
            } else {
                TreeNode* rightmost = current->left;
                while (rightmost->right != NULL && rightmost->right != current) rightmost = rightmost->right;
                if (rightmost->right == NULL) {
                    rightmost->right = current;
                    current = current->left;
                } else {
                    rightmost->right = NULL;
                    if (pre && pre->val > current->val) {
                        if (!n1) n1 = pre;
                        n2 = current;
                    }
                    pre = current;
                    current = current->right;
                }
            }
        }
        if (n1 && n2) swap(n1->val, n2->val);
    }
    
private:
    TreeNode *n1;
    TreeNode *n2;
    TreeNode *pre;
};

Morris Traversal的思想就是：

1. 从左子树中找到最右的一个数，把它指向当前节点，以便下次访问的时候回溯回当前节点。

2. 如果这个最右节点已经指向当前节点，证明左子树已经访问完了，此时就可以开始访问右子树了。

因为第一次访问构建回溯链，第二次访问去掉回溯链。