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173. 二叉搜索树迭代器

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:

0173 01
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]

  • 0 <= Node.val <= 106

  • 最多调用 105hasNextnext 操作

进阶:

  • 你可以设计一个满足下述条件的解决方案吗?next()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。

思路分析

使用栈模拟递归调用。

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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2025-06-10 20:13:13
 */
class BSTIterator {
  Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

  public BSTIterator(TreeNode root) {
    while (root != null) {
      stack.push(root);
      root = root.left;
    }
  }

  public int next() {
    TreeNode node = stack.pop();
    TreeNode curr = node.right;
    while (curr != null) {
      stack.push(curr);
      curr = curr.left;
    }
    return node.val;
  }

  public boolean hasNext() {
    return !stack.isEmpty();
  }
}