【LeetCode】173. 二叉搜索树迭代器

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题目

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 1

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 <= Node.val <= 10^6
• 最多调用 105 次 hasNext 和 next 操作

题解

思路

本题需要让你实现一个迭代器 Iterator， 每次调用 Iterator.next() 方法时返回按中序遍历顺序返回下一节点。大家最容易想到的一个实现就是使用中序遍历把节点全部保存在一个数组中，然后用一个下标索引来标识上一个访问的节点的位置，最简单的就是扁平化方法，不过此方法在初始化迭代器的时候需要 O(n) 的时间，在实际生产环境中非常不建议这么用。

在计算机程序设计中有一个重要的思想就是惰性思想。惰性思想在计算机领域中无处不在，惰性加载、惰性初始化、惰性求值等。其中心思想是：这个任务能多晚执行就多晚执行，最好不执行。那么迭代器就属于惰性求值的一种。在设计上应该避免在初始化时把所有值都计算出来，而是在调用 Iterator.next() 方法时才去计算下一个节点。

代码

class BSTIterator {
    private int idx;
    private List<Integer> arr;
    public BSTIterator(TreeNode root) {
        idx = 0;
        arr = new ArrayList<Integer>();
        inorderTraversal(root, arr);
    }
    public int next() {
        return arr.get(idx++);
    }
    public boolean hasNext() {
        return idx < arr.size();
    }
    private void inorderTraversal(TreeNode root, List<Integer> arr) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        inorderTraversal(root.left, arr);
        arr.add(root.val);
        inorderTraversal(root.right, arr);
    }
}

结语

业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。