二叉树的遍历总结

二叉树的遍历总结

前序遍历[leetcode144]

遍历方式:“根结点-左孩子-右孩子”

递归(Recursive)

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res, left, right;
        if (!root) return res;

        res.push_back(root->val);

        left = preorderTraversal(root->left);
        for (auto& x : left) res.push_back(x);

        right = preorderTraversal(root->right);
        for (auto& x : right) res.push_back(x);

        return res;
    }
};

迭代(Iterative)

遍历方式:

  • 从根节点开始,开始遍历,并输出(先序遍历首先输出根)

  • 递归输出直至最左(先序根后面输出的是左孩子)

  • 当到达最左节点的时候,访问右节点

处理过程:

  • 访问结点P,并将结点P入栈;

  • 判断结点P的左孩子是否为空,若为空,则取栈顶结点并进行出栈操作,并将栈顶结点的右孩子置为当前的结点P,循环至1);若不为空,则将P的左孩子置为当前的结点P;

  • 直到P为NULL并且栈为空,则遍历结束。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        
        while (root || !stk.empty())
        {
            while (root)
            {
                stk.push(root->right);
                res.push_back(root->val);
                root = root->left;
            }
            root = stk.top();
            stk.pop();
        }
        return res;
    }
};

中序遍历[leetcode94]

遍历方式:“左孩子-根结点-右孩子”

递归(Recursive)

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res, left, right;
        if (!root) return res;

        

        left = preorderTraversal(root->left);
        for (auto& x : left) res.push_back(x);

        res.push_back(root->val);

        right = preorderTraversal(root->right);
        for (auto& x : right) res.push_back(x);

        return res;
    }
};

迭代(Iterative)

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<pair<TreeNode*, int>> stk;
        stk.push(make_pair(root, 0));

        while (!stk.empty())
        {
            if (stk.top().first == NULL)
            {
                stk.pop();
                continue;
            }
            int t = stk.top().second;
            if (t == 0)
            {
                stk.top().second = 1;  // t = 1; 超时了
                stk.push(make_pair(stk.top().first->left, 0));
            }
            else if (t == 1)
            {
                res.push_back(stk.top().first->val);
                stk.top().second = 2;
                stk.push(make_pair(stk.top().first->right, 0));

            }
            else stk.pop();

        }
        return res;
    }
};
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> s;
        auto now = root;
         while (now || !s.empty()) {
            while (now){
                s.push(now);
                now = now->left;
            }
            if (!s.empty()){
                now = s.top();
                s.pop();
                res.push_back(now->val);
                now = now->right;
                }
         }
        return res;
    }
};

后序遍历[leetcode145]

遍历方式:“左孩子-右孩子-根结点”

递归(Recursive)

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(n)
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
      vector<int> res, left, right;
      if(!root) return res;

      left = postorderTraversal(root->left);
      for(auto &x : left) res.push_back(x);

      right = postorderTraversal(root->right);
      for(auto &x : right) res.push_back(x);

      res.push_back(root->val);

      return res;
    }
};

迭代(Iterative) O(n)O(n)O(n)

非递归算法需要一个栈

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        if (!root) return res;

        TreeNode* cur = root, *lastVisited = NULL;

         while (cur != NULL || !stk.empty()) {
            while (cur != NULL) {
                stk.push(cur);
                cur = cur->left;
            }
            cur = stk.top(); 
            if (cur->right == NULL || cur->right == lastVisited) {
                stk.pop();
                res.push_back(cur->val);
                lastVisited = cur;
                cur = NULL;
            } else {
                cur = cur->right;
            }
        }
        return res;

    }
};
三级标题### 二叉树遍历推导方法概述 二叉树遍历算法主要包含前序、中序和后序三种遍历方式,它们之间的相互配合能够推导出树的结构。前序遍历的序列可以用来确定根节点的位置,而中序遍历则能帮助确定左右子树的范围。通过递归的方法,可以重建整个二叉树的结构。例如,从前序遍历序列中,可以得知第一个节点是树的根节点,接着根据中序遍历序列可以确定左子树和右子树的节点集合。通过递归地对左子树和右子树执行相同的操作,最终可以重建整棵树的结构[^1]。 三级标题### 前序和中序遍历推导后序遍历前序和中序遍历序列中推导后序遍历序列,首先需要从前序遍历中找到根节点,然后在中序遍历中找到该根节点,从而划分出左右子树的节点集合。接着递归地对左右子树进行同样的操作,最后将根节点放在最后,即可得到后序遍历的序列。例如,在已知前序遍历为1、2、4、5、6、3、7、8的情况下,通过中序遍历可以确定4526为左子树,738为右子树,进而推导出后序遍历的序列[^1]。 三级标题### 二叉树遍历的实现 在实现二叉树遍历时,可以使用递归的方法。例如,在C++中,可以通过递归创建节点,并在创建过程中根据前序遍历的输入来构建树的结构。当遇到特定的字符(如'#')时,表示到达了边界条件,此时返回NULL。构建完成后,可以使用中序遍历输出节点的值,从而验证树的结构是否正确[^2]。 ```cpp #include<iostream> #include<string> using namespace std; string s; int i,n; //用来记录字符串位置和大小 struct node{ char data; node *lchild,*rchild; }; node* Create(){ //和前序遍历过程很类似 if(s[i]=='#'){ //边界条件 i++; return NULL; } node* root=new node; root->data=s[i]; i++; if(i<n) //边界条件,可以一起写在上面 root->lchild=Create(); if(i<n) root->rchild=Create(); return root; } void inorder (node* root){ //中序遍历 if(root==NULL)return; inorder(root->lchild); printf("%c ",root->data); inorder(root->rchild); } int main(){ while(cin>>s) { i=0; n=s.length(); node* root=Create(); inorder(root); cout<<endl; } return 0; } ``` 三级标题### 二叉树遍历的应用 二叉树遍历不仅用于重建树的结构,还可以用于解决各种问题,如查找特定节点、计算树的高度等。通过遍历,可以访问树中的每一个节点,并对其进行相应的处理。例如,在前序遍历中,先访问根节点,然后递归地对左子树和右子树进行前序遍历;在中序遍历中,先递归地对左子树进行中序遍历,再访问根节点,最后递归地对右子树进行中序遍历;在后序遍历中,先递归地对左子树和右子树进行后序遍历,最后访问根节点[^3]。
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