展平多级链表

在多级链表中，每个节点中可能还会包含一个子列表。展平多级链表就是将这个子列表挪到父节点之后，使得整个链表仅包含节点没有子列表。

考虑一个多级链表的例子：

1---2---3---4---5---6--NULL
        |
        7---8---9---10--NULL
            |
            11--12--NULL

在这个例子中，节点7拥有一个子列表，其中包含节点11和节点12。我们希望将它们都挪到父节点7的后面，形成以下链表：

1---2---3---4---5---6---7---8---9---10--11--12--NULL

解决方案

我们可以采用深度优先搜索对多级链表进行遍历。具体地，首先将链表的头节点作为当前遍历的节点，然后判断它是否有子列表。若有，则先递归遍历子列表，按照深度优先的顺序访问子节点，直到子节点没有子列表。然后回溯到当前节点，将子列表转化成链表，并与当前节点的后继节点连接。

具体代码如下：

# Definition for a Node.
class Node:
    def __init__(self, val=None, prev=None, next=None, child=None):
        self.val = val
        self.prev = prev
        self.next = next
        self.child = child

class Solution:
    def flatten(self, head: 'Node') -> 'Node':
        if not head: return head
        curr = head
        while curr:
            if curr.child:
                next_ptr = curr.next
                child_ptr = curr.child
                curr.next = self.flatten(child_ptr)
                curr.child = None
                curr.next.prev = curr
                while curr.next:
                    curr = curr.next
                curr.next = next_ptr
                if next_ptr:
                    next_ptr.prev = curr
            curr = curr.next
        return head

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(N)$，其中 $N$ 是链表的节点数。需要遍历每个节点，并对每个节点进行常数时间的处理。
• 空间复杂度：$O(N)$，其中 $N$ 是链表的节点数。空间复杂度取决于递归调用的最大深度，而最大深度等于链表中最深的子列表的深度。如果链表中只有父子关系而没有兄弟关系，最大深度等于链表长度。如果链表中所有的子列表都是链表长度的一半，空间复杂度为 $O(N/2)$。