二叉树前/中/后序遍历的递归与非递归写法

本文深入探讨了二叉树的三种遍历方法:前序、中序和后序遍历。提供了递归和非递归实现代码,帮助读者理解不同遍历方式的原理和应用。

可参考LeetCode:

题号题目链接
144Binary Tree Preorder Traversalhttps://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/
94Binary Tree Inorder Traversalhttps://leetcode.com/problems/binary-tree-inorder-traversal/
145Binary Tree Postorder Traversalhttps://leetcode.com/problems/binary-tree-postorder-traversal/

二叉树的前序遍历

// 递归写法
vector<int> res;
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        dfs(root);
        return res;
    }
    void dfs(TreeNode* root){
        if (!root) return;
        res.push_back(root->val);
        dfs(root->left);
        dfs(root->right);
    }
// 非递归,循环写法
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        while(stk.size() || root){
            while(root){
                res.push_back(root->val);
                stk.push(root);
                root = root-> left;
            } 
            TreeNode* p = stk.top();
            stk.pop();
            root = p->right;
        }
        return res;
    }

二叉树的中序遍历

// 递归写法
vector<int> res;
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        dfs(root);
        return res;
    }
    
    void dfs(TreeNode* root){
        if (!root) return;
        dfs(root->left);
        res.push_back(root->val);
        dfs(root->right);
    }
// 非递归,循环的方法
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        TreeNode* p = root;
        while(stk.size() || p){
            while(p){
                stk.push(p);
                p = p->left;
            }
            p = stk.top();
            res.push_back(p->val);
            stk.pop();
            p = p->right;
        }
        return res;
    }

二叉树的后序遍历

// 递归写法
    vector<int> res;
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        if (!root) return res;
        postorderTraversal(root->left);
        postorderTraversal(root->right);
        res.push_back(root->val);
        return res;
    }
   
// 非递归写法
vector<int> res;
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        stack<TreeNode*> stk;
        TreeNode* last = nullptr;
        while(stk.size() || root){
            while(root){
                stk.push(root);
                root = root->left;
            }
            TreeNode* p = stk.top();
            if (p->right == nullptr || p->right == last) {
                res.push_back(p->val);
                stk.pop();
                last = p;
            }else {
                root = p->right;
            }
        }
        return res;
    }
<think>我们正在讨论二叉树的存储结构和遍历算法。用户明确要求用Java实现二叉树的二叉链表存储结构,以及先序、中序和后序遍历递归与非递归算法。根据引用[1]中的内容,我们可以参考后序遍历的非递归写法,该引用提到通过调整遍历的非递归写法(改变入栈顺序并翻转结果)可以得到后序遍历的非递归写法。现在我们需要提供完整的实现,包括:1.二叉链表存储结构:即二叉树的节点类定义。2.先序遍历递归和非递归实现。3.中序遍历递归和非递归实现。4.后序遍历递归和非递归实现。注意:引用[1]中已经给出了后序遍历递归的一种实现(利用遍历的变形再翻转),但我们也应该提供另一种常见的后序遍历递归写法(使用两个栈或一个栈的复杂方法)吗?但是用户要求“尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答”,而用户上次的问题中引用的[1]给出了后序遍历递归的简单实现(修改序顺序再翻转),所以我们可以采用这种方法。不过,为了完整性,我们也可以提供另一种不使用翻转的方法(使用一个栈的经典方法),但考虑到引用[1]的指导,我们按照引用[1]的思路实现后序递归。我们将按以下步骤提供代码:1.定义二叉树的节点类(二叉链表存储结构)。2.先序遍历递归和非递归。3.中序遍历递归和非递归(引用[1]提到了中序遍历,但没有给出代码,我们需要补充)。4.后序遍历递归和非递归(非递归按照引用[1]的方法,即修改序的顺序再翻转)。另外,对于中序遍历的非递归,我们使用标准的栈方法。注意:非递归遍历中,序和中序是标准写法,而后序我们采用引用[1]的简单方法(先按中右左顺序遍历,然后翻转得到左右中)。由于用户要求用Java实现,我们将使用Java代码。现在开始编写代码和解释。</think> ### 二叉树二叉链表存储结构及遍历算法实现(Java) #### 一、二叉链表存储结构 ```java class TreeNode { int val; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode(int x) { val = x; } } ``` #### 二、先序遍历(Preorder Traversal) 1. **递归算法**: ```java List<Integer> preorderRecursive(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); if (root != null) { result.add(root.val); // 访问根节点 result.addAll(preorderRecursive(root.left)); // 遍历左子树 result.addAll(preorderRecursive(root.right)); // 遍历右子树 } return result; } ``` 2. **非递归算法**: ```java List<Integer> preorderIterative(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); Stack<TreeNode> stack = new Stack<>(); while (root != null || !stack.isEmpty()) { while (root != null) { result.add(root.val); // 访问当节点 stack.push(root); // 当节点入栈 root = root.left; // 向左深入 } root = stack.pop().right; // 回溯到父节点的右子树 } return result; } ``` #### 三、中序遍历(Inorder Traversal) 1. **递归算法**: ```java List<Integer> inorderRecursive(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); if (root != null) { result.addAll(inorderRecursive(root.left)); // 遍历左子树 result.add(root.val); // 访问根节点 result.addAll(inorderRecursive(root.right)); // 遍历右子树 } return result; } ``` 2. **非递归算法**: ```java List<Integer> inorderIterative(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); Stack<TreeNode> stack = new Stack<>(); while (root != null || !stack.isEmpty()) { while (root != null) { stack.push(root); root = root.left; // 向左深入 } TreeNode cur = stack.pop(); result.add(cur.val); // 访问当节点 root = cur.right; // 转向右子树 } return result; } ``` #### 四、后序遍历(Postorder Traversal) 1. **递归算法**: ```java List<Integer> postorderRecursive(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); if (root != null) { result.addAll(postorderRecursive(root.left)); // 遍历左子树 result.addAll(postorderRecursive(root.right)); // 遍历右子树 result.add(root.val); // 访问根节点 } return result; } ``` 2. **非递归算法**(基于遍历改造): ```java List<Integer> postorderIterative(TreeNode root) { List<Integer> result = new ArrayList<>(); if (root == null) return result; Stack<TreeNode> stack = new Stack<>(); stack.push(root); while (!stack.isEmpty()) { TreeNode cur = stack.pop(); result.add(cur.val); // 中->右->左顺序 if (cur.left != null) stack.push(cur.left); if (cur.right != null) stack.push(cur.right); } Collections.reverse(result); // 反转得左->右->中 return result; } ``` > 后序遍历关键点:修改遍历的节点访问顺序(先右后左),最终反转结果即可得到后序遍历序列[^1]。
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