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二叉树遍历迭代实现

二叉树遍历迭代实现

作者: 万里凪 | 来源:发表于2019-11-22 18:53 被阅读0次

    使用迭代实现了先,中,后序遍历二叉树.时间复杂度均为O(n);

    前序遍历

    没什么好说的,栈中取当前节点,先压右节点,后压左节点.然后取当前节点值,取值操作任意位置即可,因为写成这样必然取当前节点是先序的.

        public static List<Object> preTraversal(BTree bTree) {
            if (bTree == null) {
                return null;
            }
            List<Object> results = new ArrayList();
            List<BTree> stack = new ArrayList();
            BTree cur = bTree;
            int len = 0;
    
            stack.add(cur);
    
            while((len = stack.size()) > 0) {
                cur = stack.remove(len - 1);
                if (cur != null) {
                    stack.add(cur.right);
                    stack.add(cur.left);
                    results.add(cur.value);
                }
            }
    
            return results;
        }
    

    中序遍历

    看到了网上有这样实现中序遍历的代码,两层while循环是没有必要的.
    不推荐: 时间复杂度O(n^2)

    public static List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
            if (root == null) {
                return null;
            }
            List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    
            Stack<TreeNode> s = new Stack<TreeNode>();
    
            do {
                while (root != null) {
                    s.push(root);
                    root = root.left;
                }
                if (!s.isEmpty()) {
                    TreeNode node = s.pop();
                    list.add(node.val);
                    root = node.right;
                }
            } while (!s.isEmpty() || root != null);
    
            return list;
        }
    
    思考中序的规则:

    首先遍历左子树,然后访问根结点,最后遍历右子树

     也就是说我们有一个节点,优先会去访问其左节点,这就隐藏了一个信息(为了保证之后输出根节点,根节点需要入栈).
     同时我们要意识到,叶子节点也是根节点,不过其左右子树都为空.遍历整棵树,我们只需要输出根节点就可以做到.

    什么时候可以输出根节点呢?

     当然是遍历到的当前节点为空的时候(说明要么是栈顶元素的左子树为空,要么是栈顶元素的左子树已经遍历完成).我们从栈顶取出一个根节点输出.同时,继续遍历其右子树.

    推荐: 时间复杂度O(n)

        public static List<Object> inOrderTraversal(BTree bTree) {
            if (bTree == null) {
                return null;
            }
            List<Object> results = new ArrayList();
            List<BTree> stack = new ArrayList();
            BTree cur = bTree;
            int len = 0;
    
            while(cur != null || (len = stack.size()) > 0) {
                if (cur != null) {
                    stack.add(cur);
                    cur = cur.left;
                } else {
                    cur = stack.remove(len - 1);
                    results.add(cur.value);
                    cur = cur.right;
                }
            }
    
            return results;
        }
    

    后序遍历

    思考后序遍历的规则

    首先遍历左子树,然后遍历右子树,最后访问根结点。

    我们可以通过标记上一次访问的节点,来判断是否访问过该节点的左右子树

        public static List<Object> postOrderTraversal(BTree bTree) {
            if (bTree == null) {
                return null;
            }
            List<Object> results = new ArrayList<>();
            List<BTree> stack = new ArrayList<>();
            int len = 0;
            BTree cur = bTree;
            BTree last = null;
            stack.add(cur);
    
            while((len = stack.size()) > 0) {
                cur = stack.get(len - 1);
                boolean isLeaf = cur.left == null && cur.right == null;
                boolean isVisited = (cur.right == null && cur.left == last) || cur.right == last;
    
                if (isLeaf || isVisited) {
                    stack.remove(len - 1);
                    results.add(cur.value);
                    last = cur;
                } else {
                    if (cur.right != null) {
                        stack.add(cur.right);
                    }
                    if (cur.left != null) {
                        stack.add(cur.left);
                    }
                }
            }
    
            return results;
        }
    

    层次遍历

    这个也没啥好说的,通过队列先进先出的特性进行广度遍历, 注意先出队

        public static List<Object> levelTraversal(BTree bTree) {
            if (bTree == null) {
                return null;
            }
            List<BTree> queue = new LinkedList<>();
            List<Object> results = new ArrayList<>();
            BTree cur = bTree;
            int len = 0;
            queue.add(cur);
    
            while((len = queue.size()) > 0) {
                cur = queue.remove(0);
                if (cur.left != null) {
                    queue.add(cur.left);
                }
                if (cur.right != null) {
                    queue.add(cur.right);
                }
                results.add(cur.value);
            }
    
            return results;
        }
    

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