剑指 Offer 36. 二叉搜索树与双向链表(C++) 中序遍历

输入一棵二叉搜索树，将该二叉搜索树转换成一个排序的循环双向链表。要求不能创建任何新的节点，只能调整树中节点指针的指向。
为了让您更好地理解问题，以下面的二叉搜索树为例：
在这里插入图片描述
我们希望将这个二叉搜索树转化为双向循环链表。链表中的每个节点都有一个前驱和后继指针。对于双向循环链表，第一个节点的前驱是最后一个节点，最后一个节点的后继是第一个节点。

下图展示了上面的二叉搜索树转化成的链表。“head” 表示指向链表中有最小元素的节点。

在这里插入图片描述
特别地，我们希望可以就地完成转换操作。当转化完成以后，树中节点的左指针需要指向前驱，树中节点的右指针需要指向后继。还需要返回链表中的第一个节点的指针。

注意：本题与主站 426 题相同：https://leetcode-cn.com/problems/convert-binary-search-tree-to-sorted-doubly-linked-list/
注意：此题对比原题有改动。

解题思路：

在这里插入图片描述

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* left;
    Node* right;

    Node() {}

    Node(int _val) {
        val = _val;
        left = NULL;
        right = NULL;
    }

    Node(int _val, Node* _left, Node* _right) {
        val = _val;
        left = _left;
        right = _right;
    }
};
*/
class Solution {
    
    
public:
    Node* treeToDoublyList(Node* root) {
    
    
        if(root == nullptr) return nullptr;
        dfs(root);//深度搜索中序遍历树
        head->left = pre;//这两行是接好首尾
        pre->right = head;
        return head;
    }
private:
    Node *pre, *head;
    void dfs(Node* cur) {
    
    
        if(cur == nullptr) return;//当当前节点指向链表的空节点时，返回
        dfs(cur->left);
        if(pre != nullptr) pre->right = cur;//当 pre 不为空时： 修改双向节点引用，即 pre.right = cur ， cur.left = pre
        else head = cur;//pre == nullptr时，当 pre 为空时： 代表正在访问链表头节点，记为 head
        cur->left = pre;//这句无论，pre是否为空时，都指向cur的左节点为pre
        pre = cur;//pre指向cur，就是下一轮的cur的前一个节点
        dfs(cur->right);
    }
};

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。

作者：jyd
链接：https://leetcode-cn.com/problems/er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xiang-lian-biao-lcof/solution/mian-shi-ti-36-er-cha-sou-suo-shu-yu-shuang-xian-5/
来源：力扣（LeetCode）
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