LeetCode 面试经典 150_二叉树_二叉树展开为链表（74_114_C++_中等）

题目描述：

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。

输入输出样例：

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

题解：

解题思路：

思路一（先序遍历（递归+数组））：

1、在进行先序遍历的时候先将结点的信息存储到数组中，通过数组中的先后顺序更新每个结点的指向。

2、复杂度分析：
① 时间复杂度：O(n)，n为二叉树中节点的个数，需遍历一遍二叉树O(n)，遍历一遍数组更改指针的指向O(n)。
② 空间复杂度：O(n)，递归遍历所需空间最多为O(n)，一个额外的数组存储二叉树的信息O（n）。

思路二（先序遍历（非递归））：

1、如果我们采用非递归的方式，当我们遍历到一个结点时，我们就可以用一个指针来记录先序遍历中上一个结点的信息，通过修改上一个结点的指向来转换成单链表。

3、复杂度分析
① 时间复杂度：O(n)，n为二叉树中节点的个数，需遍历一遍二叉树O(n)。
② 空间复杂度：O(n)，先序遍历的非递归实现需要借助栈实现，最坏情况下栈中有n个结点信息。

代码实现

代码实现（思路一（先序遍历（递归+数组）））：

//方法一（递归）：采用递归的前序遍历将遍历的结点存储在数组中，然后修改指针的指向
class Solution1 {
private://先序遍历将结点信息存储在nums_TreeNode中//注意vector<TreeNode *>&nums_TreeNode这里的引用（&）void preorder(TreeNode *root,vector<TreeNode *>&nums_TreeNode){if(root==nullptr) return;nums_TreeNode.emplace_back(root);preorder(root->left,nums_TreeNode);preorder(root->right,nums_TreeNode);}
public:void flatten(TreeNode* root) {//nums_TreeNode存放先序遍历各节点的顺序vector<TreeNode *>nums_TreeNode;//先序遍历将结点信息存储在nums_TreeNode中preorder(root,nums_TreeNode);//根据nums_TreeNode中结点的顺序更改结点的指向for (int i = 1; i < nums_TreeNode.size(); i++){nums_TreeNode[i-1]->left=nullptr;nums_TreeNode[i-1]->right=nums_TreeNode[i];}}
};

代码实现（思路二（先序遍历（非递归）））：

//方法二：非递归先序遍历,pre代表当前遍历结点的前一个结点，改变pre左右孩子结点的指向
class Solution2 {
public:void flatten(TreeNode* root) {if(root==nullptr) return ;stack<TreeNode *>stk;stk.push(root);//存放展开单链表的末尾TreeNode *tail=nullptr;while (!stk.empty()){TreeNode *node=stk.top();stk.pop();//更改结点的指向if(tail!=nullptr) {tail->left=nullptr;tail->right=node;}//注意右子结点先入栈if(node->right!=nullptr) stk.push(node->right);if(node->left!=nullptr) stk.push(node->left);//更新单链表的尾结点tail=node;}}
};

以思路一为例进行调试

#include<iostream>
#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
using namespace std;struct TreeNode
{int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode():val(0),left(nullptr),right(nullptr){}TreeNode(int val):val(val),left(nullptr),right(nullptr){}TreeNode(int val,TreeNode *left,TreeNode *right):val(val),left(left),right(right){}
};//通过数组创建二叉树，数组中-1代表nullptr
TreeNode *createTree(vector <int> nums){if (nums.empty()) return nullptr;TreeNode *root=new TreeNode(nums[0]);queue<TreeNode *> q;q.push(root);int i=1;while (i<nums.size()){//注意这里不能用root,会改变root的指向TreeNode *node=q.front();q.pop();if(i<nums.size()&&nums[i]!=-1){node->left=new TreeNode(nums[i]);q.push(node->left);}++i;if(i<nums.size()&&nums[i]!=-1){node->right=new TreeNode(nums[i]);q.push(node->right);}++i;}return root;
}//中序遍历输出二叉树，用于验证二叉树是否创建正确
void inorder_Traversal(TreeNode *root){if(root==nullptr) return;   inorder_Traversal(root->left);cout<<root->val<<" ";inorder_Traversal(root->right);
}class Solution1
{
public://方法一（递归）：采用递归的前序遍历将遍历的结点存储在数组中，然后修改指针的指向void flatten(TreeNode* root) {vector<TreeNode *>nums_TreeNode;preorder(root,nums_TreeNode);for (int i = 1; i < nums_TreeNode.size(); i++){nums_TreeNode[i-1]->left=nullptr;nums_TreeNode[i-1]->right=nums_TreeNode[i];}}//注意vector<TreeNode *>&nums_TreeNode这里的引用（&）void preorder(TreeNode *root,vector<TreeNode *>&nums_TreeNode){if(root==nullptr) return;nums_TreeNode.emplace_back(root);preorder(root->left,nums_TreeNode);preorder(root->right,nums_TreeNode);}
};int main(){vector<int> nums={1,2,5,3,4,-1,6};//通过数组创建二叉树，-1为nullptrTreeNode* root=createTree(nums);//测试二叉树是否创建正确//inorder_Traversal(root);//二叉树展开为链表Solution1 s;s.flatten1(root);//输出转换的单链表while (root!=nullptr){cout<<root->val<<"->";root=root->right;}cout<<"nullptr";return 0;
}

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