坚持刷题｜二叉树展开为链表

文章目录

题目
考察点
代码实现
实现总结
扩展问题
- 用递归的方式实现
- 在展开二叉树为链表的过程中，递归和迭代两种方法各有什么优缺点？
- 可能的扩展问题

Hello，大家好，我是阿月。坚持刷题，老年痴呆追不上我，今天刷：二叉树展开为链表

题目

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考察点

考察点主要是对二叉树的遍历和指针操作的理解，以及对递归或迭代的运用能力：

对二叉树遍历的理解：在展开二叉树为链表的过程中，需要对二叉树进行遍历，这里需要使用前序遍历（Pre-order traversal）的思想。
对指针操作的理解：展开二叉树为链表需要进行指针的移动和重定向，需要理解如何通过指针操作改变二叉树的结构。
对迭代的理解：使用迭代的方法来展开二叉树，这需要理解迭代的思想，并能够设计迭代的逻辑。
对递归的理解：除了迭代，展开二叉树为链表也可以通过递归的方式实现，需要能够理解并实现递归的解法。

代码实现

class TreeNode {int val;TreeNode left;TreeNode right;TreeNode(int x) {val = x;}
}public class FlattenBinaryTreeToLinkedList {public void flatten(TreeNode root) {if (root == null) {return;}while (root != null) {if (root.left != null) {TreeNode mostRight = root.left;while (mostRight.right != null) {mostRight = mostRight.right;}mostRight.right = root.right;root.right = root.left;root.left = null;}root = root.right;}}public static void main(String[] args) {FlattenBinaryTreeToLinkedList solution = new FlattenBinaryTreeToLinkedList();// 创建二叉树TreeNode root = new TreeNode(1);root.left = new TreeNode(2);root.right = new TreeNode(5);root.left.left = new TreeNode(3);root.left.right = new TreeNode(4);root.right.right = new TreeNode(6);// 展开为链表solution.flatten(root);// 输出展开后的链表while (root != null) {System.out.print(root.val + " ");root = root.right;}}
}

实现总结

以上实现是将一个给定的二叉树展开为一个右侧链表的过程：

迭代方法：该实现采用了迭代的方式。它通过模拟前序遍历的过程，在遍历二叉树的同时进行展开。这种方法不需要额外的空间，具有较好的空间复杂度。
指针操作：展开二叉树的关键在于对指针的操作。通过不断地将左子树接到右子树的地方，然后将原右子树连接到左子树的最右边节点的右子树上，最后将当前节点的左子树置为空，将右子树移动到左子树上，实现了二叉树的展开。
时间复杂度：展开过程的时间复杂度与二叉树的节点数量成正比，为O(N)，其中N是二叉树的节点数。
空间复杂度：该实现的空间复杂度为O(1)，因为只使用了常数级别的额外空间用于指针的操作，而没有额外的数据结构存储节点。
适用性：这种方法适用于任意形状的二叉树。它不依赖于二叉树的特定形状或顺序，只需要通过简单的指针操作就可以展开为链表。

该实现能够在不改变原始树结构的情况下将二叉树展开为链表。

扩展问题

用递归的方式实现

class TreeNode {int val;TreeNode left;TreeNode right;TreeNode(int x) {val = x;}
}public class FlattenBinaryTreeToLinkedListRecursive {public void flatten(TreeNode root) {if (root == null) {return;}flatten(root.left);flatten(root.right);TreeNode tempRight = root.right;root.right = root.left;root.left = null;TreeNode current = root;while (current.right != null) {current = current.right;}current.right = tempRight;}public static void main(String[] args) {FlattenBinaryTreeToLinkedListRecursive solution = new FlattenBinaryTreeToLinkedListRecursive();// 创建二叉树TreeNode root = new TreeNode(1);root.left = new TreeNode(2);root.right = new TreeNode(5);root.left.left = new TreeNode(3);root.left.right = new TreeNode(4);root.right.right = new TreeNode(6);// 展开为链表solution.flatten(root);// 输出展开后的链表while (root != null) {System.out.print(root.val + " ");root = root.right;}}
}

递归方法的思路是：

递归地将左子树和右子树展开为链表。
将左子树展开后的链表接到根节点的右子节点位置上。
将原先的右子树展开后的链表接到左子树展开后的链表的末尾。

这个方法的时间复杂度与节点数成正比，空间复杂度取决于递归栈的深度，因此是O(N)，其中N是二叉树的节点数。

在展开二叉树为链表的过程中，递归和迭代两种方法各有什么优缺点？

	优点	缺点	适用情况
递归	- 简洁清晰 - 易于理解 - 代码简洁	- 堆栈溢出 - 性能问题	- 问题可以自然映射为递归模型 - 递归深度不会导致栈溢出
迭代	- 性能优化 - 可控制	- 代码复杂度 - 理解难度	- 处理大量数据 - 迭代过程相对简单明了 - 性能要求较高