LeetCode 430：扁平化多級雙向鏈表 Flatten a Multilevel Doubly Linked List

您將得到一個雙向鏈表，除了下一個和前一個指針以外，它還有一個子指針，可能指向單獨的雙向鏈表。這些子列表可能有一個或多個本身的子項，依此類推，生成多級數據結構，以下面的示例所示。

扁平化列表，使全部結點出如今單級雙鏈表中。您將得到列表第一級的頭部。

You are given a doubly linked list which in addition to the next and previous pointers, it could have a child pointer, which may or may not point to a separate doubly linked list. These child lists may have one or more children of their own, and so on, to produce a multilevel data structure, as shown in the example below.

Flatten the list so that all the nodes appear in a single-level, doubly linked list. You are given the head of the first level of the list.

示例:

輸入:
 1---2---3---4---5---6--NULL
         |
         7---8---9---10--NULL
             |
             11--12--NULL

輸出:
1-2-3-7-8-11-12-9-10-4-5-6-NULL

以上示例的說明:

給出如下多級雙向鏈表:

咱們應該返回以下所示的扁平雙向鏈表:

解題思路：

這道題是典型的 DFS（深度優先搜索）型例題，而且給出了圖解，只要瞭解過 DFS 的應該當即就能想到思路。

針對這道題簡單說下：深度優先搜索 就像一棵樹（二叉樹）的前序遍歷，從某個頂點（鏈表頭節點）出發，自頂向下遍歷，而後遇到頂點的未被訪問的鄰接點（子節點 Child），繼續進行深度優先遍歷，重複上述過程（遞歸），直到全部頂點都被訪問爲止。

其邏輯以示例輸入爲例：

1---2---3---4---5---6--NULL
       |
        7---8---9---10--NULL
              |
             11---12---NULL

從節點 1 開始遍歷，當前遍歷鏈表爲：1---2---3---4---5---6--NULL

遇到鄰接點 2，其子鏈表爲：7---8---9---10--NULL
將子鏈表頭節點 7 做爲參數傳入 DFS 函數，當前遍歷鏈表爲：7---8---9---10---NULL

繼續遍歷，遇到鄰接點 8，其子鏈表爲：11--12--NULL
將子鏈表頭節點 8 做爲參數傳入 DFS 函數，當前遍歷鏈表爲：11--12---NULL

繼續遍歷，無鄰接點，遍歷結束，返回當前鏈表尾節點 12
改變鄰接點 8 與子鏈表頭節點 11 關係：7---8---11---12
鏈接返回值 尾節點 12 和鄰接點的下一個節點 9： 7---8---11---12---9---10---NULL

繼續遍歷，無鄰接點，遍歷結束，返回當前鏈表尾節點 10
改變鄰接點 2 與 子鏈表頭節點 7 關係：1---2---7---8---11---12---9---10--NULL
鏈接返回值 尾節點 10 和鄰接點的下一個節點 3： 1---2---7---8---11---12---9---10---3---4---5---6--NULL

繼續遍歷，無鄰接點，遍歷結束，返回當前鏈表尾節點 6

遞歸結束，返回頭節點 1，鏈表爲： 1---2---7---8---11---12---9---10---3---4---5---6--NULL

Java:

class Solution {
    public Node flatten(Node head) {
        dfs(head);
        return head;
    }
	//深度優先搜索函數
    private Node dfs(Node head) {
        Node cur = head;
        while (cur != null) {
            if (cur.child != null) {
                //改變當前節點與子節點的關係
                Node next = cur.next;//記錄暫存下一個節點
                cur.next = cur.child;//當前節點與子鏈表頭節點鏈接
                cur.next.prev = cur;
				//傳遞子鏈表頭節點做爲參數到 dfs
                Node childLast = dfs(cur.child);//childLast得到返回值爲子鏈表的尾節點
                childLast.next = next;//子鏈表尾節點與暫存節點鏈接
                if (next != null) next.prev = childLast;//暫存節點不爲空就將其prev指向子鏈表尾節點
                cur.child = null;//子鏈表置空
                cur = childLast;//刷新當前節點，跳過子鏈表的遍歷
            }
            head = cur;//頭節點刷新爲當前節點
            cur = cur.next;//刷新當前節點
        }
        return head;//返回子鏈表的尾節點
    }
}

Python3:

class Solution:
    def flatten(self, head: 'Node') -> 'Node':
        self.dfs(head)
        return head

    def dfs(self, head):
        cur = head
        while cur:
            if cur.child:
                next = cur.next
                cur.next = cur.child
                cur.next.prev = cur
                childLast = self.dfs(cur.child)
                childLast.next = next
                if next: next.prev = childLast
                cur.child = None
            head = cur
            cur = cur.next
        return head

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