【LeetCode】Binary Tree Preorder Traversal

本文详细介绍了如何通过递归和非递归方法实现二叉树的前序遍历,并提供了示例代码。重点讨论了非递归法的栈操作,以及递归法的简洁性。




Binary Tree Preorder Traversal

 

Given a binary tree, return the preorder traversal of its nodes' values.

For example:
Given binary tree {1,#,2,3},

   1
    \
     2
    /
   3

return [1,2,3].

Note: Recursive solution is trivial, could you do it iteratively?

题目分析

递归方法:
这个方法简单,只要按照  自己-> 右儿子 -> 左儿子 的顺序就可以了

非递归法,开始时根结点在栈中,然后
{
栈顶输弹出
如果有右儿子,右儿子入栈
如果有左儿子,左儿子入栈
}
这样循环,直到栈为空。栈顶一直是下一个要打印的根结点。

总结

这个是在写完后序后写的,就容易多了,尤其在非递归法上,比后序容易多,可以先输入根结点用栈还是比较方便的。


示例代码


/*
编译环境CFree 5.0 
*/
#include 
  
   
#include 
   
    
#include 
    
     
using namespace std;


//#define METHOD 1 //1- 递归法
#define METHOD 2//2- 堆栈方法 

/**
 * Definition for binary tree
 */
struct TreeNode {
    int val;
     TreeNode *left;
     TreeNode *right;
     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 };
void printVector(vector
     
       in,char* name)
{
	printf("%s size=%d\n",name,in.size());	
	for(int i = 0;i< in.size();i++)
    {
    	printf("%d  ",in[i]);
	}
	printf("\n");
}
#if METHOD == 1
/*
这里对vector的使用方法要得当,把两个vector拼在一起的方法是
把out1,out2,拼成(out1,out2) 
out2.insert(out2.begin(),out1.begin(),out1.end());//out1,out2顺序不要弄错 
*/
class Solution {
public:
    vector
      
        preorderTraversal(TreeNode *root) {//中左右 
        vector
       
         out; if(root == NULL) return out; vector
        
          out1 = preorderTraversal(root->left); vector
         
           out2 = preorderTraversal(root->right); out.insert(out.begin(),out2.begin(),out2.end()); //右 out.insert(out.begin(),out1.begin(),out1.end()); //左 out.insert(out.begin(),root->val); //中 return out; } }; #elif METHOD == 2 //堆栈方法 //这个方法不太好理解,需要加以研究 class Solution { public: vector
          
            preorderTraversal(TreeNode *root) { vector
           
             out; if(root == NULL) return out; //TreeNode *head = root; //就是记录上一个弹出的结点 treenodeStack.push(root); while(!treenodeStack.empty()) { TreeNode *cur = treenodeStack.top();//增加一个记录点 treenodeStack.pop(); out.push_back(cur->val); if(cur->right != NULL) treenodeStack.push(cur->right)/*,printf("lpush = %d\n",cur->right->val)*/; if(cur->left != NULL) treenodeStack.push(cur->left)/*,printf("rpush = %d\n",cur->left->val)*/; } return out; } private: stack
            
              treenodeStack; }; #endif /*功能测试*/ void test0() { /* 1 2 3 4 5 6 7 */ TreeNode node1(1); TreeNode node2(2); TreeNode node3(3); TreeNode node4(4); TreeNode node5(5); TreeNode node6(6); TreeNode node7(7); node1.left = &node2; node1.right = &node3; node2.left = &node4; node2.right = &node5; node3.left = &node6; node3.right = &node7; Solution so; vector
             
               out = so.preorderTraversal(&node1); //int tmp[7] = {4,5,2,6,7,3,1};后序 int tmp[7] = {1,2,4,5,3,6,7};//先序 int i = 0; for(i = 0;i<7 && i
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
   
  


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<think>我们将把给定的Java代码转换为Python代码。原Java代码实现了二叉树的前遍历(递归方式)。 前遍历的顺是:根节点 -> 左子树 -> 右子树。 在Python中,我们同样可以定义一个TreeNode类来表示二叉树的节点,然后实现递归的前遍历。 注意:在Python中,我们通常使用列表(list)来存储遍历结果。 步骤: 1. 定义TreeNode类(如果题目中已经定义,则不需要重复定义,这里为了完整起见,我们给出定义)。 2. 实现一个Solution类,其中包含preorderTraversal方法,该方法接收一个根节点,返回一个整数列表。 3. 在preorderTraversal方法中,我们初始化一个空列表,然后调用递归辅助函数进行遍历。 4. 递归辅助函数preorder将节点和结果列表作为参数,按照前遍历的顺将节点值添加到列表中。 考虑到LeetCode的环境,我们假设TreeNode类已经定义好。因此,我们只需要写出Solution类的代码。 下面是转换后的Python代码:</think>### 二叉树遍历的 Python 实现 以下是 Java 代码的等效 Python 实现,使用递归方法完成二叉树的前遍历: ```python from typing import List, Optional # 定义二叉树节点类 class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right class Solution: def preorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]: result = [] # 存储遍历结果的列表 self.preorder(root, result) # 调用递归方法 return result def preorder(self, node: Optional[TreeNode], result: List[int]) -> None: # 递归终止条件:遇到空节点 if node is None: return # 前遍历步骤: # 1. 访问当前节点(添加到结果列表) result.append(node.val) # 2. 递归遍历左子树 self.preorder(node.left, result) # 3. 递归遍历右子树 self.preorder(node.right, result) ``` ### 代码解释: 1. **TreeNode 类**: - Python 使用类定义二叉树节点 - `__init__` 构造函数初始化节点值、左子节点和右子节点 - 使用 `Optional` 类型表示节点可以为 None 2. **Solution 类**: - `preorderTraversal` 方法: - 初始化空列表 `result` 存储结果 - 调用递归辅助方法 `preorder` - 返回最终结果列表 - `preorder` 递归辅助方法: - **基线条件**:当节点为 None 时直接返回 - **递归过程**: 1. 访问当前节点(添加到结果列表) 2. 递归遍历左子树 3. 递归遍历右子树 3. **前遍历顺**: - 根节点 → 左子树 → 右子树 - 示例:对于二叉树 `[1,null,2,3]`: ``` 1 \ 2 / 3 ``` 输出结果为 `[1,2,3]` ### 使用示例: ```python # 构建示例二叉树: # 1 # \ # 2 # / # 3 # 创建节点 n1 = TreeNode(1) n2 = TreeNode(2) n3 = TreeNode(3) # 构建树结构 n1.right = n2 n2.left = n3 # 执行遍历 solution = Solution() print(solution.preorderTraversal(n1)) # 输出: [1, 2, 3] ``` ### 复杂度分析: - **时间复杂度**:O(n),每个节点恰好访问一次 - **空间复杂度**:O(h),其中 h 是二叉树的高度(递归调用栈空间) - 最坏情况(树退化为链表):O(n) - 平衡二叉树情况:O(log n)
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