二叉树扁平化之 Python 版：高效解析

2023-11-06 19:18:05

引言
在编码世界的广袤天地中，数据结构仿佛是繁星点点，构成了我们解决问题的核心基石。二叉树，一种非线性数据结构，凭借其层次化的特性，在计算机科学领域扮演着不可或缺的角色。

而将二叉树扁平化，则是对这一数据结构进行的一种巧妙改造。顾名思义，扁平化后的二叉树将不再具有层次结构，而是变为一条简单的链表。这种转换在实际应用中有着广泛的用途，例如文件系统遍历和图像处理。

在 Python 的世界里，实现二叉树的扁平化是一项颇具挑战的编程任务。本文将深入剖析 leetcode 114. Flatten Binary Tree to Linked List 这道经典习题，手把手带你领略二叉树扁平化的精髓，并以简洁高效的 Python 代码呈现。

问题剖析

leetcode 114 题给出的任务十分明确：将一颗二叉树扁平化，使得所有节点形成一条链表。扁平化后的二叉树必须满足以下规则：

原二叉树的左子树变成扁平化后的链表。
原二叉树的右子树连接在扁平化后的链表尾部。
扁平化后的链表中所有节点的左子树都为 None。

直观来看，我们可以采用递归的方式来解决这个问题。对于给定的二叉树，首先递归扁平化其左子树和右子树。然后，将扁平化后的左子树连接到根节点，并将扁平化后的右子树连接到扁平化后的左子树的尾部。最后，将根节点的左子树置为 None，完成扁平化操作。

代码实现

有了清晰的思路，我们便可以着手用 Python 代码实现二叉树扁平化的算法。以下代码简洁高效，充分体现了 Python 的优雅与简洁：

def flatten(root):
  if not root:
    return None

  left_flattened = flatten(root.left)
  right_flattened = flatten(root.right)

  # 将左子树连接到根节点
  root.left = None
  root.right = left_flattened

  # 将右子树连接到左子树的尾部
  cur = root
  while cur.right:
    cur = cur.right

  cur.right = right_flattened

  return root