Flatten Binary Tree to Linked List

Question: https://leetcode.com/problems/flatten-binary-tree-to-linked-list/

题目：

Given a binary tree, flatten it to a linked list in-place.

For example,
Given

         1
        / 
       2   5
      /    
     3   4   6

The flattened tree should look like:

   1
    
     2
      
       3
        
         4
          
           5
            
             6

Hints:

If you notice carefully in the flattened tree, each node's right child points to the next node of a pre-order traversal.

---

Solution 1: 一般性的 Binary Tree Preorder Traversal

public void flatten(TreeNode root) {
    if(root == null) {
        return;
    }
    
    ArrayList<TreeNode> list = new ArrayList<>();
    helper(root, list);
    
    list.get(0).left = null;
    for(int i = 1; i < list.size(); i++) {
        list.get(i).left = null;
        list.get(i-1).right = list.get(i);
    }
}

private void helper(TreeNode root, ArrayList<TreeNode> list) {
    if(root == null) {
        return;
    }
    
    list.add(root);
    helper(root.left, list);
    helper(root.right, list);
}

Sulotion 2: Refer from Code Ganker

public void flatten(TreeNode root) {
    if(root == null) {
        return;
    }
    
    ArrayList<TreeNode> list = new ArrayList<>();
    list.add(null);
    helper(root, list);
}

private void helper(TreeNode root, ArrayList<TreeNode> list) {
    if(root == null) {
        return;
    }
    
    TreeNode right = root.right;    // Attention here
    if(list.get(0) != null) {
        list.get(0).left = null;
        list.get(0).right = root;
    }
    
    list.set(0, root);
    helper(root.left, list);
    helper(right, list);
}

这里的 ArrayList 是 Code Ganker 中经常使用的处理方式，实质就是一个 Reference to an object with updated Instance variable. Wrapper Class with field variable 也可以实现这项功能。

这里的 list variable 一直只包含一个 TreeNode，这个 TreeNode 是已经得到、不断被更新的 flattened LinkedList 的最后一个 Element。

Attention:

• Line #16： 此刻的 root.right 必须使用 local variable 保存其 Reference，因为 经过 Line #23 之后 root.right 已经是 原本的 root.left。
• Line #23 与 #24 中的 list 所指向的 TreeNode 是不同的。
  • Line #23 中 list 指向的是 TreeNode root
  • Line #24 中 list 指向的是 Preorder 中 TreeNode right 的前一个 TreeNode，也就是已经处理的 flattened LinkedList 的最后一个 Element。
  • 该处也是 使用 List 来包含 TreeNode，而不是直接传递 TreeNode prev 的原因

 

下面是 试图 采用 TreeNode prev 来代替 ArrayList<TreeNode> list 的错误代码。错误原因，上面分析和下面的代码中已经详述:

public class Solution {
    public void flatten(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        
        helper(root, null);
    }
    
    private void helper(TreeNode root, TreeNode prev) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        
        TreeNode right = root.right;
        if(prev != null) {
            prev.right = root;
            prev.left = null;
        }
        
        prev = root;
        helper(root.left, prev);
        helper(right, prev);    // 这里的 prev 仍是 root，实际上应该使用 更新过得 prev
    }
}

Solution 3： 使用 field variable TreeNode prev 来代替 ArrayList<TreeNode> list

public class Solution {
    // field variable to replace ArrayList<TreeNode>
    public TreeNode prev = null;
    
    public void flatten(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        
        helper(root);
    }
    
    private void helper(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        
        TreeNode right = root.right;
        if(prev != null) {
            prev.right = root;
            prev.left = null;
        }
        
        prev = root;
        helper(root.left);
        helper(right);
    }
}