LeetCode - #173 二叉搜索树迭代器

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前言

我们社区陆续会将顾毅（Netflix 增长黑客，《iOS 面试之道》作者，ACE 职业健身教练。）的 Swift 算法题题解整理为文字版以方便大家学习与阅读。

LeetCode 算法到目前我们已经更新到 171 期，我们会保持更新时间和进度（周一、周三、周五早上 9:00 发布），每期的内容不多，我们希望大家可以在上班路上阅读，长久积累会有很大提升。

不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海，Swift社区 伴你前行。如果大家有建议和意见欢迎在文末留言，我们会尽力满足大家的需求。

难度水平：中等

1. 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。

2. 示例

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

约束条件：

• 树中节点的数目在范围 [1, 10^5] 内
• 0 <= Node.val <= 10^6
• 最多调用 10^5 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。

3. 答案

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     public var val: Int
 *     public var left: TreeNode?
 *     public var right: TreeNode?
 *     public init(_ val: Int) {
 *         self.val = val
 *         self.left = nil
 *         self.right = nil
 *     }
 * }
 */

class BSTIterator {
    
    var stack: [TreeNode]

    init(_ root: TreeNode?) {
        stack = [TreeNode]()
        
        loadAllLeftToStack(from: root)
    }
    
    /** @return the next smallest number */
    func next() -> Int {
        let node = stack.removeLast()
        
        loadAllLeftToStack(from: node.right)
        
        return node.val
    }
    
    /** @return whether we have a next smallest number */
    func hasNext() -> Bool {
        return !stack.isEmpty
    }
    
    private func loadAllLeftToStack(from root: TreeNode?) {
        var node = root
        
        while let current = node {
            stack.append(current)
            node = current.left
        }
    }
}

/**
 * Your BSTIterator object will be instantiated and called as such:
 * let obj = BSTIterator(root)
 * let ret_1: Int = obj.next()
 * let ret_2: Bool = obj.hasNext()
 */

• 主要思想：按顺序迭代使用堆栈。
• 时间复杂度： O(n)
• 空间复杂度： O(n)

该算法题解的仓库：LeetCode-Swift

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