不使用栈把二叉树中序输出

问题:
把一个二叉树中序输出,但是不能使用栈或者O(n)空间来实现。


分析:
把二叉树中序输出,我们可以使用递归或者采用非递归方式,但是不管是哪种方式,我们总是需要O(n)的空间,所以如果只能使用常数空间,的确很难想到,但是一旦掌握该种方法,还是挺有用的,至少拓宽了自己解决问题的思路。


对于中序遍历,我们总是先输出左子树部分,再root,最后才是右子树部分。对于左子树和右子树,我们再做同样的操作。所以,关键部分是如何在输出完左子树部分以后,返回到root,因为我们没有栈可以使用了。


对于左子树,最后一个被输出的Node一定是最右的那个Node,所以,为了链接左子树和root, 我们可以把左子树的最右边node的right child设置成root,这样当我们输出了所有的左子树的节点以后,我们可以返回到root。


但是现在问题又出现了,因为左子树的最后节点链接到root,当我们再次回到root以后,就会重复以前的操作,因为这个树的左边部分已经形成了一个环。怎么去掉这个环呢?这里有个非常关键的点, 就是当我们链接root到最右节点的时候,其实最右节点只可能被访问一次,如果那个节点第二次被访问的额时候,说明我们已经把左子树访问完毕了。 这个时候我们需要去掉最右节点和root的链接。 这里的解释可能不清楚,但是你看了代码就可以理解了。

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Node n1 = new Node(7);
		Node n2 = new Node(3);
		Node n3 = new Node(10);
		Node n4 = new Node(8);
		Node n5 = new Node(20);

		n1.left = n2;
		n1.right = n3;
		n3.left = n4;
		n3.right = n5;

		inorderMorrisTraversal(n1);

	}

	static void inorderMorrisTraversal(Node root) {
		Node cur = root, prev = null;
		while (cur != null) {
			if (cur.left == null) {
				System.out.println(cur.value);
				cur = cur.right;
			} else {
				prev = cur.left;
				while (prev.right != null && prev.right != cur) {
					prev = prev.right;
				}

				if (prev.right == null) {
					prev.right = cur;
					cur = cur.left;
				} else {
					prev.right = null;
					System.out.println(cur.value);
					cur = cur.right;
				}
			}
		}
	}

}

class Node {
	Node left = null;
	Node right = null;
	int value;

	Node(int value) {
		this.value = value;
	}
}


http://www.cnblogs.com/AnnieKim/archive/2013/06/15/morristraversal.html

二叉树的中遍历可以用来实现非递归程,具体实现步骤如下: 1. 创建一个,并将根节点入。 2. 当为空时,执行以下操作: a. 取出顶元素,如果该元素有左子树,则将左子树入。 b. 如果该元素没有左子树或者左子树已经遍历完了,则输出该元素的值,并将右子树入。 3. 当所有节点都被遍历完了,中遍历结束。 下面是该算法的C语言实现代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 二叉树的结构体定义 typedef struct TreeNode { int val; struct TreeNode* left; struct TreeNode* right; } TreeNode; // 的结构体定义 typedef struct StackNode { struct TreeNode* node; struct StackNode* next; } StackNode; // 创建一个空 StackNode* createStack() { return NULL; } // 判断是否为空 int isEmpty(StackNode* top) { return top == NULL; } // 元素入 void push(StackNode** top, TreeNode* node) { StackNode* new_node = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode)); new_node->node = node; new_node->next = *top; *top = new_node; } // 元素出 TreeNode* pop(StackNode** top) { if (isEmpty(*top)) { return NULL; } TreeNode* res = (*top)->node; StackNode* temp = *top; *top = (*top)->next; free(temp); return res; } // 中遍历二叉树的非递归实现 void inorderTraversal(TreeNode* root) { if (root == NULL) { return; } StackNode* stack = createStack(); while (root != NULL || !isEmpty(stack)) { while (root != NULL) { push(&stack, root); root = root->left; } root = pop(&stack); printf("%d ", root->val); root = root->right; } } // 主函数 int main() { // 创建二叉树 TreeNode* root = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->val = 1; root->left = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->left->val = 2; root->left->left = NULL; root->left->right = NULL; root->right = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->right->val = 3; root->right->left = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->right->left->val = 4; root->right->left->left = NULL; root->right->left->right = NULL; root->right->right = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode)); root->right->right->val = 5; root->right->right->left = NULL; root->right->right->right = NULL; // 中遍历二叉树 inorderTraversal(root); return 0; } ``` 这段代码中,我们定义了一个`StackNode`结构体表示中的节点,该结构体包含一个指向二叉树节点的指针`node`和一个指向下一个节点的指针`next`。我们还定义了一个`createStack()`函数用来创建一个空,一个`isEmpty()`函数判断是否为空,一个`push()`函数将元素入,一个`pop()`函数将元素出。最后,我们定义了一个`inorderTraversal()`函数用来实现中遍历二叉树的非递归程
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