面试题36：二叉搜索树与双向链表（C++）

题目地址：https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/

题目描述：

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。

题目示例：

二叉搜索树转为双向链表

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。

 

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

思路1：分析题目可知，首先，循环链表顺序是单调递增，所以，观察二叉搜索树的三种遍历方式，发现二叉搜索树的中序遍历（左子树->根节点->右子树）满足条件，即从小到大遍历树的节点，然后，考虑循环链表的指向问题，这里我们使用双指针pre和head，其中pre表示前驱节点，head表示头节点，cur表示当前节点，tail表示尾节点，则双向链表的指向问题可以表示为pre->right=cur;cur->left=pre;这样我们就构造好了双向链表，最后就是循环链表的问题了，将尾节点的左指针指向头节点，头节点的右指针指向尾节点，即head->left=tail;tail->right=head。

思路2：类似于思路1，不过这里使用数组arr存储中序遍历的每个节点，这样arr数组中元素顺序单调递增，然后利用一层循环使得相邻元素连接构成双向链表，最后改变首尾元素的指向，即可得到循环双向链表。

程序源码

中序遍历+递归

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    Node* pre = nullptr, *head = nullptr, *tail = nullptr;
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root == nullptr) return nullptr;
         inorder(root);
         //连接首尾节点
         head->left = tail;
         tail->right = head;
         return head;
    }
    void inorder(Node* cur)
    {
        if(cur == nullptr) return; //递归出口
        inorder(cur->left); //遍历左子树
        if(pre != nullptr) pre->right = cur;
        else head = cur;
        cur->left = pre;
        pre = cur;
        tail = cur;
        inorder(cur->right); //遍历右子树
    }
};

数组

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
public:
    vector<Node*> arr;
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
        if(root == nullptr) return nullptr;
         inorder(root);
         for(int i = 0; i < arr.size() - 1; i++)
         {
             arr[i]->right = arr[i + 1];
             arr[i + 1]->left = arr[i];
         }
         arr[arr.size() - 1]->right = arr[0];
         arr[0]->left = arr[arr.size() - 1];
         return arr[0];
    }
    void inorder(Node* cur)
    {
        if(cur == nullptr) return; //递归出口
        inorder(cur->left); //遍历左子树
        arr.push_back(cur); //装入当前节点
        inorder(cur->right); //遍历右子树
    }
};

参考文章

https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/solution/mian-shi-ti-36-er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xian-5/