144. 二叉树的前序遍历

该博客介绍了如何使用栈实现非递归的二叉树前序遍历。通过模拟递归调用栈,从根节点开始,先访问左子树,再将右子树压入栈中,从而确保正确顺序。代码示例展示了具体的实现过程。

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要求:不用递归
思路:要用栈,模拟递归调用栈,出栈时打印,因为先访问左子树,所以右子树先进栈。每次右孩子都压进栈左孩子访问

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        if(!root)return {};
        vector<int> v;
        stack<TreeNode*> s;
        s.push(root);
        while(!s.empty()){
            TreeNode* tmp=s.top();
            s.pop();
            v.push_back(tmp->val);
            if(tmp->right)s.push(tmp->right);
            if(tmp->left)s.push(tmp->left);
        }
        return v;
    }
};
<think>首先,用户的问题是:“我想查找关于二叉树前序遍历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:-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(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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