📃 题目描述

题目链接：

• 剑指 Offer II 028. 展平多级双向链表 - 力扣（LeetCode） (leetcode-cn.com) (opens new window)
• 430. 扁平化多级双向链表 - 力扣（LeetCode） (leetcode-cn.com) (opens new window)

多级双向链表中，除了指向下一个节点和前一个节点指针之外，它还有一个子链表指针，可能指向单独的双向链表。这些子列表也可能会有一个或多个自己的子项，依此类推，生成多级数据结构，如下面的示例所示。

给定位于列表第一级的头节点，请扁平化列表，即将这样的多级双向链表展平成普通的双向链表，使所有结点出现在单级双链表中。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5,6,null,null,null,7,8,9,10,null,null,11,12]
输出：[1,2,3,7,8,11,12,9,10,4,5,6]

解释：

输入的多级列表如下图所示：

扁平化后的链表如下图：

解释下：

以 示例 1 为例：

1---2---3---4---5---6--NULL | 7---8---9---10--NULL | 11--12--NULL 序列化其中的每一级之后：

[1,2,3,4,5,6,null]
[7,8,9,10,null]
[11,12,null]

为了将每一级都序列化到一起，我们需要每一级中添加值为 null 的元素，以表示没有节点连接到上一级的上级节点。

[1,2,3,4,5,6,null]
[null,null,7,8,9,10,null]
[null,11,12,null]

合并所有序列化结果，并去除末尾的 null 。

[1,2,3,4,5,6,null,null,null,7,8,9,10,null,null,11,12]

🔔 解题思路

理解题目很重要

其实很简单

比如有 a —> b 这样两个节点，然后 a 还有一个 child 指针，指向一个新的链表，题目就是要把这个 child 链表插入到 a 和 b 之间。

所以，对于这个插入操作，我们需要四个关键信息：

• a 节点
• a 的 next 节点：b
• a 的 child 链表的头节点
• a 的 child 链表的尾节点

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    public int val;
    public Node prev;
    public Node next;
    public Node child;
};
*/

class Solution {
    public Node flatten(Node head) {
        dfs(head);
        return head;
    }

    // dfs 展平以 head 为头节点的链表之后返回链表的尾节点
    public Node dfs(Node head) {
        Node node = head;
        Node tail = null;

        while (node != null) {
            // 记录 node 后继节点
            Node next = node.next;
            if (node.child != null) {
                Node child = node.child;
                // 递归调用展平 child，返回尾节点
                Node childTail = dfs(child);

                // 删除 child 指针
                node.child = null;
                
                // 将 child 链表插入 node 和 node.next 之间
                node.next = child;
                child.prev = node;
                childTail.next = next;
                if (next != null) {
                    next.prev = childTail;
                }

                tail = childTail;
            }
            // 如果 node 没有 child，那么无须展平
            else {
                tail = node;
            }

            node = next;
        }

        return tail;
    }
}

在上述代码中，递归函数 flattenGetTail 在展平以head为头节点的链表之后返回链表的尾节点。在该函数中需要逐一扫描链表中的节点。如果一个节点node有子链表，由于子链表也可能有嵌套的子链表，因此先递归调用 flattenGetTail 函数展平子链表，子链表展平之后的头节点是child，尾节点是childTail。

最后将展平的子链表插入节点node和它的下一个节点next之间，即把展平的子链表的头节点child插入节点node之后，并将尾节点childTail插入节点next之前。

💥 复杂度分析

• 空间复杂度：函数 flattenGetTail 的递归调用次数取决于链表嵌套的层数，因此，如果链表的层数为 k，那么该节点的空间复杂度是 O(K)
• 时间复杂度：法每个节点都会遍历一次，如果链表总共有 n 个节点，那么时间复杂度是 O(n)