Leetcode 深度优先搜索 (12)

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]

思路一：递归拼接（先展平左右，再重接）

• 递归出口：root 为空直接返回。
• 先递归展平 root.left 与 root.right，使两侧均变成右指针链。
• 若左链存在：
• 记录 leftList = root.left、rightList = root.right。
• 沿 right 指针找到 leftList 的尾结点 tail。
• 将 root.right 指向 leftList，并将 root.left 置为 null。
• 将 tail.right 接到原来的 rightList。

复杂度： 时间 O(n^2) 最坏（退化链时 tail 查找），空间 O(h)（递归栈）。

class Solution {/*** Recursively flattens the binary tree rooted at root into a right-skewed linked list* in preorder order, in-place.*/public void flatten(TreeNode root) {if (root == null) return;// 1) Flatten left and right subtreesflatten(root.left);flatten(root.right);// 2) If a left flattened list exists, splice it between root and original right listif (root.left != null) {TreeNode leftList = root.left;TreeNode rightList = root.right; // might be null// Find tail of left list (rightmost node after flatten)TreeNode tail = leftList;while (tail.right != null) {tail = tail.right;}// Move left list to right, nullify leftroot.right = leftList;root.left = null;// Append original right listtail.right = rightList;}}
}

思路二：递归返回尾结点（避免找尾的 O(n^2)）

• 定义辅助函数 flattenAndReturnTail(root)：将以 root 为根的子树原地展平，并返回展平后链表的尾结点。
• 递归处理左右子树，得到 leftTail 与 rightTail。
• 若存在左链：
  • 将 leftTail.right 指向原 root.right；
  • 将 root.right 指向 root.left，并将 root.left 置空；

返回尾结点：优先 rightTail，其次 leftTail，否则为 root 自身。
复杂度：时间 O(n)，空间 O(h)（递归栈）。

class Solution {/*** Recursively flattens the binary tree rooted at root into a right-skewed linked list* in preorder order, in-place. Wrapper that uses a helper returning the tail node.*/public void flatten(TreeNode root) {flattenAndReturnTail(root);}// Returns the tail node of the flattened list rooted at 'root'private TreeNode flattenAndReturnTail(TreeNode root) {if (root == null) return null;// Flatten left and right subtrees and get their tailsTreeNode leftTail = flattenAndReturnTail(root.left);TreeNode rightTail = flattenAndReturnTail(root.right);// If there is a left flattened list, splice it between root and original right listif (leftTail != null) {// Attach original right to the end of left listleftTail.right = root.right;// Move left list to right and nullify leftroot.right = root.left;root.left = null;}// Return the tail of the fully flattened listif (rightTail != null) return rightTail;if (leftTail != null) return leftTail;return root;}
}

思路三：逆先序（right-left-root）+ 全局 prev 指针

• 维护一个全局/成员变量 prev，表示“已经展平成链表的头结点”（在逆先序构造的当前阶段）。
• 按顺序递归访问 right → left → root：
• 回到 root 时，将 root.right 指向 prev，root.left 置为 null；
• 更新 prev = root。
• 因为先处理 right，再处理 left，能保证最终链表顺序是先序（root-left-right）；整个过程只遍历每个结点一次，时间 O(n)，递归栈空间 O(h)。

class Solution {// prev 指向“已经展平成链表的当前头结点”private TreeNode prev = null;/*** 使用逆先序（right -> left -> root）和全局 prev 指针，就地展平为先序右链。*/public void flatten(TreeNode root) {prev = null; // 每次调用前重置reversePreorder(root);}private void reversePreorder(TreeNode node) {if (node == null) return;// 先处理右子树、再处理左子树reversePreorder(node.right);reversePreorder(node.left);// 回溯到当前节点时，接到 prev 前面，并断开左指针node.right = prev;node.left = null;prev = node;}
}

思路四：迭代栈模拟先序

• 用栈按先序遍历（root-left-right）。
• 维护一个指针 prev 指向“已连接链表的最后一个节点”。
• 每弹出当前节点 cur：
• 若 prev 不为 null，则令 prev.right = cur 且 prev.left = null，把 cur 接到链表末尾。
• 为保证先序顺序，先把 cur.right 压栈，再把 cur.left 压栈（这样左子树先被处理）。
• 更新 prev = cur。
• 遍历结束后，确保最后一个节点的 left 为 null。

class Solution {/*** Iterative preorder (root-left-right) using a stack.* Links nodes into a right-only list as we traverse; nullifies all left pointers.* Time: O(n), Space: O(n) in worst case (stack).*/public void flatten(TreeNode root) {if (root == null) return;Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();stack.push(root);TreeNode prev = null;while (!stack.isEmpty()) {TreeNode cur = stack.pop();if (prev != null) {prev.right = cur;prev.left = null;}// Push right first so that left is processed first (preorder)if (cur.right != null) stack.push(cur.right);if (cur.left != null) stack.push(cur.left);prev = cur;}// Ensure the last node's left is nullif (prev != null) prev.left = null;}
}