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173-binary-search-tree-iterator.md

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173. 二叉搜索树迭代器 - medium

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：

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, 105] 内
  • 0 <= Node.val <= 106
  • 最多调用 105 次 hasNext 和 next 操作

 

进阶：

  • 你可以设计一个满足下述条件的解决方案吗？next() 和 hasNext() 操作均摊时间复杂度为 O(1) ，并使用 O(h) 内存。其中 h 是树的高度。

Solutions

这个题目跟 341. 扁平化嵌套列表迭代器 相同。

1. DFS 迭代

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class BSTIterator:

    def __init__(self, root: TreeNode):
        self.g = dfs(root)
        self.n = None

    def next(self) -> int:
        if self.n is not None:
            v = self.n
            self.n = None
            return v
        return next(self.g)

    def hasNext(self) -> bool:
        if self.n is None:
            try:
                self.n = next(self.g)
            except StopIteration:
                return False
        return True

def dfs(n: TreeNode):
    if n is None:
        return
    for i in dfs(n.left):
        yield i
    yield n.val
    for i in dfs(n.right):
        yield i

# Your BSTIterator object will be instantiated and called as such:
# obj = BSTIterator(root)
# param_1 = obj.next()
# param_2 = obj.hasNext()

2. DFS + 数组

先 DFS 遍历存入一个数组，再用 p 记录当前迭代的位置。

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class BSTIterator:

    def __init__(self, root: TreeNode):
        self.v = dfs(root)
        self.p = 0

    def next(self) -> int:
        self.p += 1
        return self.v[self.p - 1]

    def hasNext(self) -> bool:
        return self.p < len(self.v)


def dfs(n: TreeNode) -> list:
    if n is None:
        return []
    v = dfs(n.left)
    v.append(n.val)
    v.extend(dfs(n.right))
    return v

# Your BSTIterator object will be instantiated and called as such:
# obj = BSTIterator(root)
# param_1 = obj.next()
# param_2 = obj.hasNext()