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173. 二叉搜索树迭代器

原题链接

题目描述

实现一个二叉搜索树迭代器类BSTIterator ，表示一个按中序遍历二叉搜索树（BST）的迭代器：

  • BSTIterator(TreeNode root) 初始化 BSTIterator 类的一个对象。BST 的根节点 root 会作为构造函数的一部分给出。指针应初始化为一个不存在于 BST 中的数字，且该数字小于 BST 中的任何元素。
  • boolean hasNext() 如果向指针右侧遍历存在数字，则返回 true ；否则返回 false 。
  • int next() 将指针向右移动，然后返回指针处的数字。

注意，指针初始化为一个不存在于 BST 中的数字，所以对 next() 的首次调用将返回 BST 中的最小元素。

你可以假设 next() 调用总是有效的，也就是说，当调用 next() 时，BST 的中序遍历中至少存在一个下一个数字。

示例

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输入
["BSTIterator", "next", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext", "next", "hasNext"]
[[[7, 3, 15, null, null, 9, 20]], [], [], [], [], [], [], [], [], []]
输出
[null, 3, 7, true, 9, true, 15, true, 20, false]

解释
BSTIterator bSTIterator = new BSTIterator([7, 3, 15, null, null, 9, 20]);
bSTIterator.next();    // 返回 3
bSTIterator.next();    // 返回 7
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next();    // 返回 9
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next();    // 返回 15
bSTIterator.hasNext(); // 返回 True
bSTIterator.next();    // 返回 20
bSTIterator.hasNext(); // 返回 False

提示：

  • 树中节点的数目在范围 \([1, 10^5]\) 内
  • \(0 \le Node.val \le 10^6\)
  • 最多调用 \(10^5\) 次 hasNext 和 next 操作

思路

栈
  1. 用栈来模拟 BST 的中序遍历过程，当前结点进栈，代表它的左子树正在被访问。栈顶结点代表当前访问到的结点。
  2. 求后继时，只需要弹出栈顶结点，取出它的值。然后将它的右儿子以及右儿子的左儿子等一系列结点进栈，这一步代表找右子树中的最左子结点，并记录路径上的所有结点。
  3. 判断是否还存在后继只需要判断栈是否为空，因为栈顶结点是下一次即将被访问到的结点。

代码

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/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class BSTIterator {
public:
    stack<TreeNode*> stk;

    BSTIterator(TreeNode* root) {
        TreeNode* p = root;
        while (p) {
            stk.push(p);
            p = p->left;
        }
    }

    int next() {
        TreeNode* cur = stk.top();
        stk.pop();
        int res = cur->val;
        cur = cur->right;
        while (cur) {
            stk.push(cur);
            cur = cur->left;
        }
        return res;
    }

    bool hasNext() {
        return stk.size();
    }
};

/**
 * Your BSTIterator object will be instantiated and called as such:
 * BSTIterator* obj = new BSTIterator(root);
 * int param_1 = obj->next();
 * bool param_2 = obj->hasNext();
 */
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