算法刷题记录——LeetCode篇(2.2) [第111~120题](持续更新)

更新时间：2025-04-04

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114. 二叉树展开为链表

给你二叉树的根结点 root ，请你将它展开为一个单链表：

展开后的单链表应该同样使用 TreeNode ，其中 right 子指针指向链表中下一个结点，而左子指针始终为 null 。
展开后的单链表应该与二叉树 先序遍历 顺序相同。

示例 1：

输入：root = [1,2,5,3,4,null,6]
输出：[1,null,2,null,3,null,4,null,5,null,6]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [0]
输出：[0]

提示：

• 树中结点数在范围 [0, 2000] 内
• -100 <= Node.val <= 100

进阶：
你可以使用原地算法（O(1) 额外空间）展开这棵树吗？

方法一：迭代先序遍历（显式栈）

利用栈模拟先序遍历，维护前驱节点prev，实时修改指针建立链表。

• 核心思想：利用栈按「根→右→左」顺序压入节点，确保弹出顺序为「根→左→右」。
• 指针调整：维护前驱节点prev，每次将prev的right指向当前节点，并清空left指针。
• 空间优化：栈的深度为树高，平均空间复杂度为O(log n)。

代码实现(Java)：

public class Solution {
    public void flatten(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        TreeNode prev = null;
      
        while (!stack.isEmpty()) {
            TreeNode current = stack.pop();
            // 将前驱节点的right指向当前节点，left置空
            if (prev != null) {
                prev.right = current;
                prev.left = null;
            }
            prev = current;
            // 先压入右子节点，再压入左子节点（栈的LIFO特性）
            if (current.right != null) stack.push(current.right);
            if (current.left != null) stack.push(current.left);
        }
    }
}

方法二：递归后序遍历（连接左右子树）

递归处理左右子树，将左子树连接到右子树之前，并更新末尾节点。

• 核心思想：将左子树末尾连接到右子树头部，再让根节点指向左子树。
• 末尾处理：返回展开后的最后一个节点，避免每次遍历链表末尾，时间复杂度优化至O(n)。
• 逻辑简化：通过后序遍历自底向上处理，确保左子树完全展开后再处理根节点。

代码实现(Java)：

public class Solution {
    public void flatten(TreeNode root) {
        flattenHelper(root);
    }
  
    private TreeNode flattenHelper(TreeNode node) {
        if (node == null) return null;
        // 递归处理左右子树，获取展开后的末尾节点
        TreeNode leftTail = flattenHelper(node.left);
        TreeNode rightTail = flattenHelper(node.right);
      
        // 将左子树插入到当前节点与右子树之间
        if (node.left != null) {
            leftTail.right = node.right;
            node.right = node.left;
            node.left = null;
        }
        // 返回当前子树展开后的最后一个节点
        return (rightTail != null) ? rightTail : 
               (leftTail != null) ? leftTail : node;
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：两种方法均为 O(n)，每个节点被访问一次。
• 空间复杂度：
  • 迭代法：O(h)，h为树高，最坏情况（链表结构）为O(n)。
  • 递归法：O(h)，递归栈深度为树高。

对比总结

• 迭代法：适合大规模数据或树结构较深时，避免递归栈溢出。
• 递归法：代码简洁，适合对代码可读性要求高，且无栈溢出风险的场景。

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声明

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