【LeetCode - Java练习】剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表（中等）

• 1.题目描述
• 2.解题思路
• 3.代码实现

本文解法基于性质：二叉搜索树的中序遍历为递增序列 。
将二叉搜索树转换成一个 “排序的循环双向链表” ，其中包含三个要素：
1.排序链表： 节点应从小到大排序，因此应使用 中序遍历 “从小到大”访问树的节点。
2.双向链表： 在构建相邻节点的引用关系时，设前驱节点 pre 和当前节点 cur ，不仅应构建 pre.right = cur ，也应构建 cur.left = pre 。
3.循环链表： 设链表头节点 head 和尾节点 tail ，则应构建 head.left = tail 和 tail.right = head 。

算法流程：
dfs(cur): 递归法中序遍历；
1.终止条件： 当节点 cur 为空，代表越过叶节点，直接返回；
2.递归左子树，即 dfs(cur.left) ；
3.构建链表：
1.当 pre 为空时： 代表正在访问链表头节点，记为 head ；
2.当 pre 不为空时： 修改双向节点引用，即 pre.right = cur ， cur.left = pre ；
3.保存 cur ： 更新 pre = cur ，即节点 cur 是后继节点的 pre ；
4.递归右子树，即 dfs(cur.right) ；

treeToDoublyList(root)：
1.特例处理： 若节点 root 为空，则直接返回；
2.初始化： 空节点 pre ；
3.转化为双向链表： 调用 dfs(root) ；
4.构建循环链表： 中序遍历完成后，head 指向头节点， pre 指向尾节点，因此修改 head 和 pre 的双向节点引用即可；
5.返回值： 返回链表的头节点 head 即可；

复杂度分析：
时间复杂度 O(N) ： N 为二叉树的节点数，中序遍历需要访问所有节点。
空间复杂度 O(N) ： 最差情况下，即树退化为链表时，递归深度达到 N，系统使用 O(N) 栈空间。

class Solution {
    Node head, pre;
    public Node treeToDoublyList(Node root) {
        if(root==null) return null;
        dfs(root);
        pre.right = head;
        head.left =pre;//进行头节点和尾节点的相互指向，这两句的顺序也是可以颠倒的
        return head;
    }

    public void dfs(Node cur){
        if(cur==null) return;
        dfs(cur.left);
        //pre用于记录双向链表中位于cur左侧的节点，即上一次迭代中的cur,当pre==null时，cur左侧没有节点,即此时cur为双向链表中的头节点
        
        if(pre==null) head = cur;
        
        //反之，pre!=null时，cur左侧存在节点pre，需要进行pre.right=cur的操作。
        else pre.right = cur;
        
        cur.left = pre;//pre是否为null对这句没有影响,且这句放在上面两句if else之前也是可以的。

        pre = cur;//pre指向当前的cur
        dfs(cur.right);//全部迭代完成后，pre指向双向链表中的尾节点
    }
}