二叉树的前序遍历

思路

利用栈的特性存储遍历过的节,先输出,再入栈,假如左子树为空,则输出,开始遍历右子树,直到树全部遍历或者栈为空

  1. 输出根节点
  2. 入栈
  3. 判断左子树是否为空
    3.1 非空: 操作(1)
    3.2 空值: 出栈,遍历右子树,继续操作(1)

整体操作流程

整体动图

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详情

遍历左子树,输出根节点

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入栈

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左子树为空-出栈

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遍历右子树

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遍历结束

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相关代码

/**
 * 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> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        result.addAll(noRecursive(root));
        return result;
    }
    
    // 根左右
    public List<Integer> noRecursive(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        while(root!=null||!stack.empty()){
            // 遍历左子树
            while(root!=null){
                // 根
                result.add(root.val);
                stack.push(root);
                root = root.left;
            }
            // 设置为左子树的右子树
            if(!stack.isEmpty()){
                root = stack.pop();
                root = root.right;
            }
        }
        return result;
       
    }
    // 递归
    public List<Integer> recursive(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        if(root==null){
            return result;
        }
        result.add(root.val);
        result.addAll(recursive(root.left));
        result.addAll(recursive(root.right));
        return result;
    }
    
    
}
### 二叉树前序遍历的图示与过程解析 前序遍历(Preorder Traversal)是一种深度优先遍历方式,其访问顺序为:**根节点 -> 左子树 -> 右子树**。这一过程可以通过图形化方式更直观地理解,帮助掌握其递归和非递归实现的本质逻辑。 #### 二叉树结构示例 考虑如下二叉树结构: ``` 1 / \ 2 3 / \ 4 5 ``` 该树的前序遍历结果为:`1 2 4 5 3`。 #### 图示遍历流程 以下为该二叉树前序遍历步骤图示: 1. **访问根节点 1**,将其作为第一个输出节点。 2. **进入左子树,访问节点 2**。 3. **进入节点 2 的左子树,访问节点 4**。 4. 节点 4 无子节点,回溯至节点 2。 5. **进入节点 2 的右子树,访问节点 5**。 6. 节点 5 无子节点,回溯至节点 2,再回溯至根节点 1。 7. **进入右子树,访问节点 3**。 整个过程按照“根、左、右”的顺序进行访问,确保根节点总是在其子树之前被处理[^1]。 #### 递归实现示例 以下为基于上述结构的递归前序遍历 C++ 实现: ```cpp struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; void preorderTraversal(TreeNode* root) { if (root == nullptr) { return; } cout << root->val << " "; preorderTraversal(root->left); preorderTraversal(root->right); } ``` #### 非递归实现示例 使用栈结构模拟递归调用栈,实现非递归前序遍历的过程如下: ```cpp void preorderTraversal(TreeNode* root) { if (root == nullptr) { return; } stack<TreeNode*> nodeStack; nodeStack.push(root); while (!nodeStack.empty()) { TreeNode* current = nodeStack.top(); nodeStack.pop(); cout << current->val << " "; if (current->right != nullptr) { nodeStack.push(current->right); } if (current->left != nullptr) { nodeStack.push(current->left); } } } ``` 该实现中,**右子节点先于左子节点入栈**,确保在栈弹出时,左子节点先于右子节点被访问[^2]。 #### 时间与空间复杂度分析 - **时间复杂度**:O(n),其中 n 为节点总数,每个节点仅被访问一次。 - **空间复杂度**:O(h),其中 h 为树的高度,取决于递归栈深度或非递归实现中栈的最大容量[^3]。 ---
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