扁平化多级链表的Java程序

多级链表定义

多级链表是指每个节点可能存在指向子链表的指针，子链表也可能存在指向更深层次子链表的指针，因此需要扁平化多级链表将其变为单链表。

实现思路

1. 使用递归，将一个多级链表转化为一个单链表。
2. 对于每个节点，递归将子链表转化为单链表。
3. 将子链表拼接在当前节点之后，同时断开子链表的指针，防止形成环。

代码实现

public class FlattenMultilevelList {
    public Node flatten(Node head) {
        if (head == null) return null;
        Node dummy = new Node(0, null, head, null);
        flattenDFS(dummy, head);
        dummy.next.prev = null;
        return dummy.next;
    }
    
    //深度优先遍历节点
    private Node flattenDFS(Node prev, Node cur) {
        if (cur == null) return prev;
        cur.prev = prev;
        prev.next = cur;
        Node tempNext = cur.next;
        Node tail = flattenDFS(cur, cur.child);
        cur.child = null;
        return flattenDFS(tail, tempNext);
    }
}

class Node {
    public int val;
    public Node prev;
    public Node next;
    public Node child;
    
    public Node() {}
    
    public Node(int val,Node prev,Node next,Node child) {
        this.val = val;
        this.prev = prev;
        this.next = next;
        this.child = child;
    }
};

测试样例

Node a = new Node(1, null, null, null);
Node b = new Node(2, a, null, null);
Node c = new Node(3, b, null, null);
a.next = b;
b.next = c;
Node d = new Node(4, b, null, null);
b.child = new Node(5, null, d, null);
Node e = new Node(6, c, null, null);
c.child = new Node(7, null, null, new Node(8, null, null, null));
FlattenMultilevelList solution = new FlattenMultilevelList();
Node result = solution.flatten(a);
//预期单链表: 1 -> 2 -> 5 -> 4 -> 3 -> 7 -> 8 -> 6

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)。对于每个节点，进行一次递归操作。
• 空间复杂度：O(logN)。递归栈的空间复杂度。