二叉树的 前序遍历、中序遍历、后序遍历和层次遍历

前序遍历：

Leetcode 题 144. 二叉树的前序遍历

给定一个二叉树，返回它的 前序 遍历。

输入: [1,null,2,3]  
   1
    \
     2
    /
   3 

输出: [1,2,3]

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    
    private List<Integer> res = new ArrayList<>();
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        /* 
        //递归版本
        if (root == null) return res;
        res.add(root.val);
        preorderTraversal(root.left);
        preorderTraversal(root.right);
        return res;
        */
        //非递归版本
        if (root == null) return res;
        Stack<TreeNode> s = new Stack();
        s.push(root);
        TreeNode p = null;
        while(!s.empty()){
            p = s.pop();
            if(p != null){
                res.add(p.val);
                s.push(p.right);
                s.push(p.left);
            }
        }
        return res;
    }
}

中序遍历：

Leetcode 题 94. 二叉树的中序遍历

给定一个二叉树，返回它的中序 遍历。

示例:

输入: [1,null,2,3]
   1
    \
     2
    /
   3

输出: [1,3,2]

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
         List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        //分治
        // if (root == null) {
        //     return result;
        // }
        // List<Integer> left = inorderTraversal(root.left);
        // List<Integer> right = inorderTraversal(root.right);
        // result.addAll(left);
        // result.add(root.val);
        // result.addAll(right);
        // return result;
        
        // 递归
        // if(root == null) return result;
        // inorderTraversal(root.left);
        // result.add(root.val);
        // inorderTraversal(root.right);
        // return result;
        
        // 非递归
        if(root == null) return result;
        Stack<TreeNode> s = new Stack<>();
        TreeNode p = root;
        while (p != null || !s.empty()){
            while(p != null){
                s.push(p);
                p = p.left;
            }
            p = s.pop();
            result.add(p.val);
            p = p.right;
        }
        return result;
    }
}

后序遍历：

Leetcode 题 145. 二叉树的后序遍历

给定一个二叉树，返回它的 后序 遍历。

示例:

输入: [1,null,2,3]  
   1
    \
     2
    /
   3 

输出: [3,2,1]

注：前序遍历为 root -> left -> right，后序遍历为 left -> right -> root。可以修改前序遍历成为 root -> right -> left，那么这个顺序就和后序遍历正好相反。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        // 递归版本
        // List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        // public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        //     if(root == null) return result;
        //     postorderTraversal(root.left);
        //     postorderTraversal(root.right);
        //     result.add(root.val);
        //     return result;
        // }
        
        // 分治版本
        // List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        // if (root == null) {
        //     return result;
        // }
        // List<Integer> left = postorderTraversal(root.left);
        // List<Integer> right = postorderTraversal(root.right);
        // result.addAll(left);
        // result.addAll(right);
        // result.add(root.val);
        // return result;
        
        // 非递归版本
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        if (root == null)  return result;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()) {
            TreeNode node = stack.pop();
            if (node == null) continue;
            result.add(node.val);
            stack.push(node.left);
            stack.push(node.right);
        }
        Collections.reverse(result);
        return result;
    }
}

层次遍历：

Leetcode 题 102. 二叉树的层次遍历

给定一个二叉树，返回其按层次遍历的节点值。 （即逐层地，从左到右访问所有节点）。

例如:
给定二叉树: [3,9,20,null,null,15,7],

    3
   / \
  9  20
    /  \
   15   7

返回其层次遍历结果：

[
  [3],
  [9,20],
  [15,7]
]

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) return res;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        TreeNode current = null;
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> list = new ArrayList<>();
            int n = queue.size();
            for(int i = 0; i < n; i++){
                current = queue.poll();
                list.add(current.val);
                if (current.left != null) queue.offer(current.left);
                if (current.right != null) queue.offer(current.right);
            }
            res.add(list);
	  }
        return res;
    }
}