Java實(shí)現(xiàn)將二叉樹(shù)展開(kāi)為鏈表的兩種方法
問(wèn)題描述
給定一棵二叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn) `root``,要求將其按前序遍歷的順序展開(kāi)為一個(gè)單鏈表。展開(kāi)后的鏈表應(yīng)滿足以下條件:
- 鏈表的順序與二叉樹(shù)的前序遍歷結(jié)果一致。
- 鏈表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的右子指針指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn),左子指針始終為
null。
示例輸入與輸出

輸入:root = [1,2,5,3,4,null,6]
輸出:[1,null,2,null,3,null,4,null,5,null,6]
解決方案
方法一:迭代法(Morris遍歷思路)
核心思想:通過(guò)修改指針實(shí)現(xiàn)原地展開(kāi),無(wú)需額外空間。類似Morris遍歷,時(shí)間復(fù)雜度O(n),空間復(fù)雜度O(1)。
實(shí)現(xiàn)步驟
- 初始化當(dāng)前節(jié)點(diǎn):從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷。
- 處理左子樹(shù):對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn),若存在左子樹(shù),找到左子樹(shù)的最右節(jié)點(diǎn)。
- 調(diào)整指針:
- 將左子樹(shù)的最右節(jié)點(diǎn)的右指針指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)。
- 將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右指針指向左子樹(shù),左指針置空。
- 迭代處理:沿右指針處理下一個(gè)節(jié)點(diǎn),直到所有節(jié)點(diǎn)處理完畢。
Java代碼實(shí)現(xiàn)
class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
TreeNode() {}
TreeNode(int val) { this.val = val; }
TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
this.val = val;
this.left = left;
this.right = right;
}
}
public class Solution {
public void flatten(TreeNode root) {
TreeNode curr = root;
while (curr != null) {
if (curr.left != null) {
// 找到左子樹(shù)的最右節(jié)點(diǎn)
TreeNode prev = curr.left;
while (prev.right != null) {
prev = prev.right;
}
// 將右子樹(shù)接到最右節(jié)點(diǎn)
prev.right = curr.right;
// 將左子樹(shù)移到右側(cè),并清空左側(cè)
curr.right = curr.left;
curr.left = null;
}
// 處理下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
curr = curr.right;
}
}
}
關(guān)鍵解釋
- 左子樹(shù)的最右節(jié)點(diǎn):前序遍歷中,左子樹(shù)的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要連接到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右子樹(shù)。
- 指針調(diào)整:通過(guò)修改指針實(shí)現(xiàn)原地展開(kāi),無(wú)需額外空間。
方法二:前序遍歷+列表重建
核心思想:顯式存儲(chǔ)前序遍歷結(jié)果,再重建鏈表。時(shí)間復(fù)雜度O(n),空間復(fù)雜度O(n)。
實(shí)現(xiàn)步驟
- 前序遍歷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn):遞歸遍歷二叉樹(shù),按前序順序?qū)⒐?jié)點(diǎn)存入列表。
- 重建鏈表:遍歷列表,將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的左指針置空,右指針指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
Java代碼實(shí)現(xiàn)
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Solution {
public void flatten(TreeNode root) {
if (root == null || (root.left == null && root.right == null)) return;
List<TreeNode> result = new ArrayList<>();
preOrder(root, result);
// 重建鏈表
for (int i = 0; i < result.size() - 1; i++) {
TreeNode prev = result.get(i);
TreeNode cur = result.get(i + 1);
prev.left = null;
prev.right = cur;
}
}
private void preOrder(TreeNode root, List<TreeNode> result) {
if (root == null) return;
result.add(root);
preOrder(root.left, result);
preOrder(root.right, result);
}
}
關(guān)鍵解釋
- 前序遍歷列表:顯式存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)順序,邏輯直觀。
- 空間開(kāi)銷:需額外存儲(chǔ)所有節(jié)點(diǎn)的引用,空間復(fù)雜度為O(n)。
方法對(duì)比與分析
| 特性 | 方法一(迭代法) | 方法二(前序遍歷+列表) |
|---|---|---|
| 時(shí)間復(fù)雜度 | O(n) | O(n) |
| 空間復(fù)雜度 | O(1) | O(n) |
| 代碼復(fù)雜度 | 高(需處理指針調(diào)整) | 低(邏輯直觀) |
| 棧溢出風(fēng)險(xiǎn) | 無(wú) | 有(遞歸深度高時(shí)) |
| 適用場(chǎng)景 | 內(nèi)存敏感、大規(guī)模數(shù)據(jù) | 快速實(shí)現(xiàn)、小規(guī)模數(shù)據(jù) |
選擇建議
優(yōu)先方法一:
- 適用場(chǎng)景:內(nèi)存受限(如嵌入式開(kāi)發(fā))、處理超大規(guī)模樹(shù)。
- 優(yōu)點(diǎn):原地修改,無(wú)額外空間開(kāi)銷。
- 缺點(diǎn):指針操作復(fù)雜,需深入理解Morris遍歷。
優(yōu)先方法二:
- 適用場(chǎng)景:快速實(shí)現(xiàn)、代碼可讀性優(yōu)先、小規(guī)模數(shù)據(jù)。
- 優(yōu)點(diǎn):邏輯清晰,易于調(diào)試。
- 缺點(diǎn):空間開(kāi)銷大,遞歸可能棧溢出。
拓展:方法二的迭代優(yōu)化
將遞歸前序遍歷改為迭代實(shí)現(xiàn),避免棧溢出風(fēng)險(xiǎn):
private void preOrder(TreeNode root, List<TreeNode> result) {
Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
TreeNode node = root;
while (node != null || !stack.isEmpty()) {
while (node != null) {
result.add(node);
stack.push(node);
node = node.left;
}
node = stack.pop();
node = node.right;
}
}
總結(jié)
- 方法一適合追求極致空間效率的場(chǎng)景,但對(duì)代碼能力要求較高。
- 方法二適合快速實(shí)現(xiàn)和邏輯清晰的需求,但需權(quán)衡空間開(kāi)銷。
- 兩種方法均保證鏈表的前序順序正確性,可根據(jù)實(shí)際需求選擇。
以上就是Java實(shí)現(xiàn)將二叉樹(shù)展開(kāi)為鏈表的兩種方法的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Java二叉樹(shù)展開(kāi)為鏈表的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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