37.二叉树的前序遍历

博客围绕前序遍历二叉树展开,介绍了两种遍历方法。一是递归遍历,二是非递归的栈方法,详细说明了非递归方法的步骤,先将根节点入栈,访问根节点后,按右孩子、左孩子顺序入栈,再对弹出结点重复操作。

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题目:前序遍历二叉树

解析:
1.递归遍历

public List<Integer> preorderTraversal1(TreeNode root) {
  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  if (root == null) return list;
  preOrder(root,list);
  return list;
 }
 public void preOrder(TreeNode root,List<Integer> list){
  if (root!= null){
   list.add(root.val);
   preOrder(root.left,list);
   preOrder(root.right,list);
  }
 }

2.非递归 栈
①前序遍历是先访问根节点再访问根节点的左孩子然后访问根节点的右孩子;
②因此先考虑将根节点压入栈中,再访问根节点,然后将根节点的右孩子左孩子依次压入栈中;
③第二步的目的是为了遵循栈的先进后出原则,即根节点出栈之后,紧接着其左孩子出栈右孩子出栈;
④对于每个弹出栈的结点重复②③步骤,即可;

public List<Integer> preorderTraversal2(TreeNode root) {
  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  if (root == null) return list;
  Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
  stack.push(root);//首先压入根节点
  while(!stack.isEmpty()){
   TreeNode node = stack.pop();
   list.add(node.val);//首先访问根节点
    //将根节点的右孩子先入栈
   if (node.right != null){
    stack.push(node.right);
   }
    //将根节点的的左孩子先入栈
   if (node.left != null){
    stack.push(node.left);
   }
  }
  return list;
 }
<think>首先,用户的问题是:“我想查找关于二叉树前序遍历的C++代码实现请问C++实现二叉树前序遍历代码”。用户想了解二叉树前序遍历的C++代码。在系统级指令中,有一个引用,但它是用C语言描述的:引用[1]是关于二叉树前序遍历的代码实现,是C语言版本。用户明确提到了C++,所以我需要提供C++的实现。用户在上一条消息中说:“参考站内引用:引用[1]:...”,但这个引用不是用户的问题;它似乎是背景或参考,但我必须基于真正的用户需求来回答。用户真正要的是C++版本的二叉树前序遍历代码。回忆整个上下文:用户的消息是完整的,包括系统指令和用户层。在用户可见层,用户说:“我想查找关于二叉树前序遍历的C++代码实现请问C++实现二叉树前序遍历代码”。所以,我得直接回答这个。系统指令要求:-所有行内数学表达式使用$...$格式,但二叉树遍历没有数学表达式;它可能涉及数学概念,但我需要避免不必要的数学。-独立公式用$$...$$,但在代码实现中,不太需要。-LaTeX语法正确:但代码需要用代码块。-使用中文回答。-生成相关问题:在回答后,生成相关问题。-回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识:但没有其他引用,所以可能不需要。系统指令中引用了[^1],但在用户问题中没有提供具体的引用,所以我会忽略它或假设没有外部引用。现在,专注于回答:提供C++实现二叉树前序遍历的代码。二叉树前序遍历的顺序是:根节点->左子树->右子树。我需要定义一个二叉树结构。在C++中,我们可以定义一个节点类,然后实现前序遍历的函数。基本步骤:1.定义一个树节点结构或类。2.实现创建二叉树的函数(可选,但要完整,我可能需要提供一个简单的创建函数)。3.实现前序遍历函数。4.在主函数中调用。参考用户提到的引用[1],它是C语言代码,我可以改编为C++。引用[1]中说:`intmain(){//先创建二叉树intlevel=1;//根节点CreateBitTree(&T);PreOrderTraverse(T,1);//前序遍历输出return0;}`所以,这有`CreateBitTree`和`PreOrderTraverse`。我会类似地实现。在C++中,使用指针或智能指针。为了简单,我会用指针。定义一个Node类:structTreeNode{intval;TreeNode*left;TreeNode*right;TreeNode(intx):val(x),left(nullptr),right(nullptr){}};然后,前序遍历函数:voidpreorderTraversal(TreeNode*root){if(root!=nullptr){cout<< root->val<< "";//访问根节点preorderTraversal(root->left);//遍历左子树preorderTraversal(root->right);//遍历右子树}}为了完整,我会添加创建二叉树的函数和主函数。例如,创建一个简单的树:根节点为1,左子为2,右子为3。TreeNode*createTree(){TreeNode*root=newTreeNode(1);root->left=newTreeNode(2);root->right=newTreeNode(3);returnroot;}在main中调用。输出应该显示前序遍历:123但在前序遍历中,应该是访问顺序。C++中,记得包含头文件:#include<iostream>usingnamespacestd;//或避免用命名空间最好避免全局命名空间污染,所以我会使用std::。完整代码结构。回答结构清晰:我应该逐步解释。1.介绍二叉树前序遍历概念。2.提供代码实现。3.解释代码关键部分。4.生成相关问题。使用中文回答,所以整个响应用中文。最后,添加相关问题。相关问题示例:基于主题,如中序遍历、后序遍历、时间复杂度、应用场景等。系统指令说:"生成相关问题",在用户可见层。在示例中,它列出了相关问题。所以,在响应后添加"相关问题"部分。确保代码用代码块,用反引号或指定方式。在用户可见层,格式如示例:使用代码块。例如:```cpp//C++codehere```现在,构建响应。</think> ### 二叉树前序遍历的C++代码实现 二叉树前序遍历(Preorder Traversal)是一种深度优先遍历方式,其顺序是:先访问根节点,然后递归地遍历左子树,最后递归地遍历右子树。这种遍历二叉树的序列化、表达式树求值等领域有广泛应用[^1]。 下面我将用C++实现二叉树前序遍历。代码分为几个部分: 1. 定义二叉树节点结构。 2. 创建简单的二叉树(以一个固定树为例)。 3. 实现前序遍历函数。 4. 在主函数中调用并测试。 我将使用递归方法实现遍历,因为递归简单易理解,对应遍历顺序 $ \text{root} \to \text{left} \to \text{right} $ 的数学定义。 #### C++代码实现 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 1. 定义二叉树节点结构 struct TreeNode { int val; // 节点值 TreeNode* left; // 左子节点指针 TreeNode* right; // 右子节点指针 TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} // 构造函数,初始化节点值 }; // 3. 前序遍历函数(递归实现) void preorderTraversal(TreeNode* root) { if (root != nullptr) { // 如果节点不为空 cout << root->val << " "; // 先访问根节点(输出值) preorderTraversal(root->left); // 递归遍历左子树 preorderTraversal(root->right); // 递归遍历右子树 } } // 2. 创建一个简单的二叉树(示例) TreeNode* createBinaryTree() { // 创建一个简单的树:根节点为1,左子为2,右子为3 TreeNode* root = new TreeNode(1); // 根节点 root->left = new TreeNode(2); // 左子节点 root->right = new TreeNode(3); // 右子节点 root->left->left = new TreeNode(4); // 左子的左子(可选:添加深度) root->left->right = new TreeNode(5); // 左子的右子 return root; // 返回根节点指针 } // 4. 主函数,测试前序遍历 int main() { TreeNode* root = createBinaryTree(); // 创建二叉树 cout << "前序遍历结果: "; preorderTraversal(root); // 调用前序遍历函数 cout << endl; // 清理内存(避免泄漏,实际应用中可优化) delete root->left->left; delete root->left->right; delete root->left; delete root->right; delete root; return 0; } ``` #### 代码解释 - **时间复杂度**:遍历每个节点一次,时间复杂度为 $O(n)$,其中 $n$ 是节点数[^1]。 - **空间复杂度**:递归调用栈深度取决于树高,最坏情况(斜树)为 $O(n)$。 - **运行示例**:如果树的结构为: ``` 1 / \ 2 3 / \ 4 5 ``` 前序遍历输出顺序:1 2 4 5 3(输出类似 `前序遍历结果: 1 2 4 5 3`)。 - **关键点**: - 递归函数 `preorderTraversal` 严格遵循前序遍历顺序。 - 创建树函数 `createBinaryTree` 可替换为用户自定义输入(例如从用户输入构建树)。 - 实际开发中,使用智能指针(如 `std::unique_ptr`)可自动管理内存,避免泄漏。 ### 相关问题 1. **二叉树中序遍历和后序遍历在C++中如何实现?有哪些应用场景?** 2. **如何在非递归方式下实现二叉树前序遍历?代码复杂度有什么变化?** 3. **二叉树遍历的时间复杂度如何分析?在平衡二叉树和不平衡二叉树上有什么区别?** 4. **前序遍历在表达式树求值中的具体应用是什么?能否提供代码示例?** 如果您有具体的需求(如优化递归、处理空树,或扩展数据结构),请随时告知,我可以进一步调整代码!
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