(引用传递与地址传递）牛客剑指Offer面试题37:序列化二叉树

题目描述

请实现两个函数，分别用来序列化和反序列化二叉树

二叉树的序列化是指：把一棵二叉树按照某种遍历方式的结果以某种格式保存为字符串，从而使得内存中建立起来的二叉树可以持久保存。序列化可以基于先序、中序、后序、层序的二叉树遍历方式来进行修改，序列化的结果是一个字符串，序列化时通过 某种符号表示空节点（#），以 ！ 表示一个结点值的结束（value!）。

二叉树的反序列化是指：根据某种遍历顺序得到的序列化字符串结果str，重构二叉树。

思路

１．两个主函数分别调用两个实现序列化和反序列化的函数，序列化实现后将str序列元素逐个放入题干要求类型的数组array之中并返回结果；反序列化实现后返回二叉树根节点指针．
２．序列化实现：（选用先序遍历方式）
（１）只要传入的节点非空，则将该节点的数值转化为字符类型并添加至str中，再添加分隔的＂，＂
（２）递归调用本身函数判断左子节点，递归调用本身函数判断右子节点
３．反序列化实现：
（１）判断是否到达叶节点，如果达到叶节点，str指针后移一位并退出当前函数，返回上层递归；如果未到达叶节点，判断当前字符不是分隔符＂！＂且不是结束符＂\0＂时，则完整读取该字符并转换成数值类型放入当前树的节点root中，再判断是分隔符还是结束符以决定后移游标还是停止函数．并递归调用本身函数找到左子节点和右子节点．
（２）返回重建后二叉树的根节点

注意：
１．尽量用nullptr（新标准下Ｃ＋＋程序），NULL为过去的程序中用到的预处理变量来给指针赋值
２．C++ Primer P188
指针形参（地址传递）：定义函数时形如void reset( int *ip); 调用函数时reset(&i)
引用形参：定义函数时形如void reset(int &i);　调用函数时reset(j)
３．序列化二叉树时，不需要改变原树指针的指向，因此函数参数类型为指针；
反序列化二叉树时，需要按照序列构建二叉树，每次都不断改变新节点左右指针域的指向，因此函数参数类型为二级指针

代码

/*
struct TreeNode {
    int val;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
    TreeNode(int x) :
            val(x), left(NULL), right(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    char* Serialize(TreeNode *root) {    
        //判断有效性
        if(root == nullptr)
            return nullptr;
        //声明一个字符串存放树的节点元素
        string str;
        mySerialize(root, str);
        //声明一个字符数组存放序列化结果
        char* array = new char[str.size() + 1];
        //将字符串逐个置入字符容器中
        for(int i = 0; i < str.size() ; ++i)
        {
            array[i] = str[i];
        }
        //存放结束字符
        array[str.size()] = '\0';
        return array;
    }
    TreeNode* Deserialize(char *str) {
        //判断有效性
        if(str == nullptr)
            return nullptr;
        TreeNode* pStr = myDeserialize(&str);
        return pStr;
    }
    
private:
    //序列化二叉树
    void mySerialize(TreeNode* root, string& str)
    {
        //递归终止条件，到达叶节点时
        if(root == nullptr)
        {
            str += '#';
            return;
        }
        //树有节点存在
        //将节点值转化为string类型存入str;
        string node = to_string(root->val);
        str += node;
        str += '!';
        //递归左右子树
        mySerialize(root->left, str);
        mySerialize(root->right, str);
        
    }
    
    //反序列化二叉树
    TreeNode* myDeserialize(char** str)
    {
        //遍历至空节点时（叶节点）
        if(**str == '#')
        {
            //指针后移一位
            (*str)++;
            return nullptr;
        }
        //声明一个数字用于存放当前节点转换后的数字
        int number = 0;
        //将当前扫描到的字符串转为数字
        while(**str != '\0' && **str != '!')
        {
            number = number * 10 + ((**str) - '0');
            //游标后移，判断是否将该字符串存储完毕
            (*str)++;
        }
        //声明反序列化后二叉树的根节点并存入数据
        TreeNode* pRoot = new TreeNode(number);
        //判断退出循环的原因是因为字符串结束还是因为当前字符为!
        if(**str == '\0')
            return pRoot;
        else
            //整个字符串未扫描完，游标后移
            (*str)++;
        //重建该节点的左右子树
        pRoot->left = myDeserialize(str);
        pRoot->right = myDeserialize(str);
        //返回重建二叉树的根节点
        return pRoot;
    }
};