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題目描述

輸入一棵二叉搜尋樹，將該二叉搜尋樹轉換成一個排序的雙向連結串列。要求不能建立任何新的結點，只能調整樹中結點指標的指向。如圖：

解題思路

吐槽

我刷的牛客網就只有文字描述沒有圖啊！！表示看不懂… 網上搜索看到這張圖片之後開始構思解題思路。當時瞄到這麼一張圖：

然後就開始順著這張圖的思路想解決辦法了：用中序遍歷和遞迴，且以這張圖為第一步，後續的左右子樹均按照圖示的思路來做，並且前後不用任何中間節點。但慢慢發現，如果用遞迴，在不新建任何中間節點的情況下，我只能實現到：4==6==8==10==16==14==12，並且圖示提供的思路也不夠精確。
遂求助網路，但得到的解法均需要新建輔助節點，且絕大多數程式碼不夠簡練。在牛客網該題下

思路

1. 核心演算法依舊是中序遍歷
2. 不是從根節點開始，而是從中序遍歷得到的第一個節點開始
3. 定義兩個輔助節點listHead(連結串列頭節點)、listTail(連結串列尾節點)。事實上，二叉樹只是換了種形式的連結串列；listHead用於記錄連結串列的頭節點，用於最後演算法的返回；listTail用於定位當前需要更改指向的節點。瞭解了listHead和listTail的作用，程式碼理解起來至少順暢80%。
4. 提供我畫的演算法的過程圖，有點醜，但有助於理解（幫你們畫了，你們就不用畫啦），另外圖中右上角步驟三應該是“2”標紅，“2”和“1”中間的連線為單線黑~~~
   

Python程式碼

class Solution:
    def __init__(self):
        self.listHead = None
        self.listTail = None
    def Convert(self, pRootOfTree):
        if pRootOfTree==None:
            return
        self.Convert(pRootOfTree.left)
        if self.listHead==None:
            self.listHead = pRootOfTree
            self.listTail = pRootOfTree
        else
 
:
            self.listTail.right = pRootOfTree
            pRootOfTree.left = self.listTail
            self.listTail = pRootOfTree
        self.Convert(pRootOfTree.right)
        return self.listHead

稍微多說一句，其實這段程式碼也就5行，5行中2行是中序遍歷的程式碼，分別是第8、16行；3行是更改節點指向的程式碼，為13-15行。9-11行的if語句只有在中序遍歷到第一個節點時呼叫，自此之後listHead不變，listTail跟隨演算法的進度。為了更清楚的展示，給出中序遍歷的程式碼如下。對比可以看出來，實際上只是中序遍歷中的第八行程式碼被上述的if-else語句替代了，僅此而已。

class Solution:
    def __init__(self):
        self.array = []
    def midOrder(self, root):
        if not root:
            return self.array
        self.midOrder(root.left)
        self.array.append(root.val)
        self.midOrder(root.right)

不想一個節點一個節點的驗證得到的雙向連結串列是否正確，可以用如下方法驗證連結串列的正向序和反向序：

def printList(self, head):
    while head.right:
        print(head.val, end=" ")
        head = head.right
    print(head.val)
    while head:
        print(head.val, end= " ")
        head = head.left

最後的最後，寫程式碼一般需要在自己的編輯器上跑通，才會提交到網站上，所以這裡給出全套的程式碼，用以驗證方法的正確與否：

class Solution:
    def __init__(self):
        self.listHead = None
        self.listTail = None

    # 將二叉樹轉換為有序雙向連結串列
    def Convert(self, pRootOfTree):
        if pRootOfTree==None:
            return
        self.Convert(pRootOfTree.left)
        if self.listHead==None:
            self.listHead = pRootOfTree
            self.listTail = pRootOfTree
        else:
            self.listTail.right = pRootOfTree
            pRootOfTree.left = self.listTail
            self.listTail = pRootOfTree
        self.Convert(pRootOfTree.right)
        return self.listHead

    # 獲得連結串列的正向序和反向序
    def printList(self, head):
        while head.right:
            print(head.val, end=" ")
            head = head.right
        print(head.val)
        while head:
            print(head.val, end= " ")
            head = head.left


    # 給定二叉樹的前序遍歷和中序遍歷，獲得該二叉樹
    def getBSTwithPreTin(self, pre, tin):
        if len(pre)==0 | len(tin)==0:
            return None

        root = TreeNode(pre[0])
        for order,item in enumerate(tin):
            if root .val == item:
                root.left = self.getBSTwithPreTin(pre[1:order+1], tin[:order])
                root.right = self.getBSTwithPreTin(pre[order+1:], tin[order+1:])
                return root


class TreeNode:
    def __init__(self, x):
        self.left = None
        self.right = None
        self.val = x

if __name__ == '__main__':
    solution = Solution()
    preorder_seq = [4,2,1,3,6,5,7]
    middleorder_seq = [1,2,3,4,5,6,7]
    treeRoot1 = solution.getBSTwithPreTin(preorder_seq, middleorder_seq)
    head = solution.Convert(treeRoot1)
    solution.printList(head)

            #      4
            #    /   \
            #   2     6
            #  / \   / \
            # 1   3 5   7