题目链接：验证二叉搜索树

给你一个二叉树的根节点 root ，判断其是否是一个有效的二叉搜索树。

有效 二叉搜索树定义如下：

• 节点的左子树只包含 严格小于 当前节点的数。
• 节点的右子树只包含 严格大于 当前节点的数。
• 所有左子树和右子树自身必须也是二叉搜索树。

方法一：中序遍历+额外数组

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> ans;
    void f(TreeNode* root) {
        if (root == nullptr) {
            return ;
        }
        f(root->left);
        ans.push_back(root->val);
        f(root->right);
    }
    bool isValidBST(TreeNode* root) {
        f(root);
        for (int i = 0;i < ans.size() - 1;i++) {
            if (ans[i] >= ans[i+1]) return false;
        }
        return true;
    }
};

方法二：官方题解

class Solution {
public:
    bool helper(TreeNode* root, long long lower, long long upper) {
        if (root == nullptr) {
            return true;
        }
        if (root -> val <= lower || root -> val >= upper) {
            return false;
        }
        return helper(root -> left, lower, root -> val) && helper(root -> right, root -> val, upper);
    }
    bool isValidBST(TreeNode* root) {
        return helper(root, LONG_MIN, LONG_MAX);
    }
};

题目链接：将有序数组转换为二叉搜索树

给你一个整数数组 nums ，其中元素已经按 升序 排列，请你将其转换为一棵 平衡 二叉搜索树。

方法一：递归+中序遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    TreeNode* f(vector<int>& nums,int l,int r) {
        if (l > r) return nullptr;
        int mid = (l+r)/2;
        TreeNode* root = new TreeNode(nums[mid]);
        root->left = f(nums,l,mid-1);
        root->right = f(nums,mid+1,r);
        return root;

    }
    TreeNode* sortedArrayToBST(vector<int>& nums) {
        return f(nums,0,nums.size()-1);
    }
};

题目链接：二叉树的层序遍历

给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

方法一：BFS

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector<vector<int>> ans;
        queue<TreeNode*> q;
        if (root != nullptr) q.push(root);
        //q.push(root);
        //ans.push_back({root->val});
        while (!q.empty()) {
            vector<int> t;
            for (int i = q.size();i > 0;i--) {
                TreeNode* tmp = q.front();
                q.pop();
                t.push_back(tmp->val);
                if (tmp->left != nullptr) q.push(tmp->left);
                if (tmp->right != nullptr) q.push(tmp->right);
            }
            ans.push_back(t);
        }
        return ans;
    }
};

题目链接：二叉树的中序遍历

给定一个二叉树的根节点 root ，返回 它的 中序 遍历 。

方法一：中序遍历

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void inorder(TreeNode* root,vector<int>& v) {
        if (root == nullptr) return;
        inorder(root->left,v);
        v.push_back(root->val);
        inorder(root->right,v);
    }
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ans;
        inorder(root,ans);
        return ans;
    }
};

题目链接：排序链表

给你链表的头结点 head ，请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

方法一：额外数组

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        multiset<int> s;
        ListNode* cur = head;
        while (cur) {
            s.insert(cur->val);
            cur = cur->next;
        }
        cur = head;
        for (auto num : s) {
            cur->val = num;
            cur = cur->next;
        }
        return head;
    }
};