99. 恢复二叉搜索树

题意

在BST中存在两个元素被交换了，现在需要把这两个元素给交换回来变成BST。

解题思路

将其转为数组，并且排好序后重新赋值给树结点；

使用变量pre来保存访问的前一个结点，因为是中序遍历，所以前面一个结点必然是小于当前结点的，并且用两个变量维护错误的两个结点，最后将这两个结点的值进行交换；（需要注意的是，可能存在父结点和子结点交换的情况，所以在开始的时候都保存下来）

实现

class Solution(object):
    mistake1 = None
    mistake2 = None
    pre = None
    def recoverTree(self, root):
        """
        :type root: TreeNode
        :rtype: void Do not return anything, modify root in-place instead.
        """ 
        def dfs(node):
            if not node:
                return
            
            dfs(node.left)
            if self.pre and node.val < self.pre.val:
                if not self.mistake1:
                    self.mistake1 = self.pre
        self.mistake2 = node
            
            self.pre = node
            dfs(node.right)
        
        dfs(root)
        if self.mistake1 and self.mistake2:
            self.mistake1.val, self.mistake2.val = self.mistake2.val, self.mistake1.val
            
  def recoverTree(self, root):
        """
        :type root: TreeNode
        :rtype: void Do not return anything, modify root in-place instead.
        """
        node_list, val_list = [], []
        def dfs(node):
            if not node:
                return
            
            dfs(node.left)
            node_list.append(node)
            val_list.append(node.val)
            dfs(node.right)
        
        dfs(root)
        val_list.sort()
        for idx, val in enumerate(val_list):
            node_list[idx].val = val_list[idx]
  
   def recoverTree(self, root):
        """
        迭代实现
        :type root: TreeNode
        :rtype: void Do not return anything, modify root in-place instead.
        """
        cur, pre = root, None
        first, second = None, None
        stack = []
        
        while cur or stack:
            if cur:
                stack.append(cur)
                cur = cur.left
            else:        
                node = stack.pop()
                if pre and pre.val >= node.val:
                    if not first:
                        first = pre
                    second = node
                    
                pre = node
                cur = node.right
        
        first.val, second.val = second.val, first.val