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430. 扁平化多级双向链表

你会得到一个双链表,其中包含的节点有一个下一个指针、一个前一个指针和一个额外的 子指针。这个子指针可能指向一个单独的双向链表,也包含这些特殊的节点。这些子列表可以有一个或多个自己的子列表,以此类推,以生成如下面的示例所示的 多层数据结构

给定链表的头节点 head ,将链表 扁平化 ,以便所有节点都出现在单层双链表中。让 curr 是一个带有子列表的节点。子列表中的节点应该出现在扁平化列表中的 curr 之后curr.next 之前

返回 扁平列表的 head 。列表中的节点必须将其 所有 子指针设置为 null

示例 1:

0430 01
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:输入的多级列表如上图所示。
扁平化后的链表如下图:

示例 2:

0430 02
输入:head = [1,2,null,3]
输出:[1,3,2]
解释:输入的多级列表如上图所示。
扁平化后的链表如下图:

示例 3:

输入:head = []
输出:[]
说明:输入中可能存在空列表。

提示:

  • 节点数目不超过 1000

  • 1 <= Node.val <= 105

如何表示测试用例中的多级链表?

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]

思路分析

深度优先遍历,逐个元素处理,遇到有子元素的情况,则“向下”一层,将下一层做扁平化处理。

0430 10
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2025-08-13 22:12:36
 */
public Node flatten(Node head) {
  Node dummy = new Node();
  dummy.next = head;
  while (head != null) {
    if (head.child == null) {
      head = head.next;
    } else {
      Node temp = head.next;
      // 由于 flatten 返回 head,导致每个子元素最多要被访问 h 次
      // 可以优化一下,返回 tail,这样每个元素只需要访问一次。
      Node chead = flatten(head.child);
      head.next = chead;
      chead.prev = head;
      head.child = null;
      while (head.next != null) {
        head = head.next;
      }
      head.next = temp;
      if (temp != null) {
        temp.prev = head;
      }
      head = temp;
    }
  }
  return dummy.next;
}