【leetcode】二叉树先序遍历(stack)

本文介绍了一种使用栈实现二叉树前序遍历的迭代方法,即按照根节点、左子树、右子树的顺序进行遍历,并通过实例展示了具体的实现过程。

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144. Binary Tree Preorder Traversal

leetcode题目

题目描述

Pick One

Given a binary tree, return the preorder traversal of its nodes’ values.
For example:
Given binary tree [1,null,2,3],
1
\
2
/
3

return [1,2,3].
Note: Recursive solution is trivial, could you do it iteratively?

题解

根左右(root->left->right)。
用栈储存遍历得到结果序列。

Solution1:

/**
 * 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>result;
        stack<const TreeNode* > s;
        if (root != nullptr) {
            s.push(root);
        }
        while (!s.empty()) {
            const TreeNode *p = s.top();
            s.pop();
            result.push_back(p->val);
            if (p->right != nullptr) {
                s.push(p->right);
            }
            if (p->left != nullptr) {
                s.push(p->left);
            }
        }
        return result;
    }
};
<think>好的,我现在需要帮用户解决如何用Python根据序遍历构建二叉树的问题。首,我得回忆一下二叉树序遍历的基本概念。序遍历的顺序是根节点、左子树、右子树,所以构建二叉树的关键在于确定每个节点的左右子节点。 用户提到了几个引用,其中引用1和引用4提到了具体的代码实现。引用1中的代码是用序和后序遍历来构建二叉树,但用户需要的是仅用序遍历的情况。引用4是C语言代码,但用户需要Python实现。可能需要参考这些思路,但得调整一下。 另外,用户可能遇到的情况是,如何根据序遍历的结果重建二叉树。通常,单独的序遍历无法唯一确定二叉树,除非是特殊类型的树,比如二叉搜索树(如引用3提到的),或者提供其他信息如占位符表示空节点(如用'#')。比如,如果序遍历中包含空节点的标记,那么可以递归构建。例如序列"1,2,#,#,3,#,#",其中'#'表示空。这样,每次读取一个节点,如果是'#'则返回None,否则创建节点,然后递归构建左子树和右子树。但用户可能没有明确说明输入格式。需要假设输入是包含空节点标记的列表或字符串,或者可能用户希望从类似LeetCode题目中的字符串输入构建,比如引用2中的情况,其中使用深度信息。但用户的问题更偏向于普通的序遍历构建,而不是带深度的。所以,可能需要分两种情况讨论:一种是带有空节点标记的序遍历,另一种是不带标记的情况,这时可能需要其他信息(如中序遍历)才能构建,但用户可能希望的是前者。根据引用4中的C代码,使用序遍历输入,用'#'表示空节点。那么在Python中,可以类似地处理。例如,输入是一个列表,每个元素是节点的值或None(或用特定符号如'#'表示空)。递归函数每次取出列表的第一个元素作为根,然后递归构建左子树和右子树,同时每次处理完一个节点后,弹出列表中的元素。 不过,需要注意的是,如果输入是字符串形式,可能需要解析成列表。例如,输入字符串"12 ##3 ##",分割成列表。然后递归构建。 另外,在Python中,可能需要使用迭代器或者全局索引来跟踪当前处理的位置,避免频繁修改列表。例如,使用一个生成器或者维护一个全局变量记录当前索引。 比如,定义一个辅助函数,接收一个序序列的迭代器,每次取出下一个元素。如果是'#',返回None,否则创建节点,然后递归构建左右子树。这样,代码的大致结构可能是:class TreeNode:def __init__(self,val=0,left=None, right=None):self.val =valself.left =leftself.right =rightdef build_tree(preorder):defhelper(data_iter):val =next(data_iter)ifval =='#':returnNonenode= TreeNode(int(val))node.left= helper(data_iter)node.right= helper(data_iter)return nodedata_iter= iter(preorder.split())returnhelper(data_iter)但用户可能需要的是如何处理输入的问题。例如,如果输入是像[1,2,None,None,3,None,None],或者用特定符号分隔的字符串,代码需要相应调整。另外,引用1中的解法是处理序和后序的情况,但用户的问题只需要序,所以可能需要不同的方法。例如,当仅用序时,必须要有空节点标记才能唯一确定树的结构,否则无法确定。 例如,假设序列表是[1,2,3],那么可能的树结构有多种,比如1的左子树是2,右子树是3;或者1的左子树是2,2的左子树是3等。因此,必须要有空节点标记来明确结构。 因此,在代码中,需要假设用户提供的序列表包含这些标记。例如,输入可能是[1,2,None,None,3,None,None],这样就能正确构建树。所以,总结步骤: 1.定义TreeNode类。2.将输入的序序列转换为迭代器。3.递归构建:取当前元素作为根,递归构建左子树和右子树,遇到None或'#'则返回None。测试用例:假设输入是[1,2,None,None,3,None,None],构建的树应该是根1,左子2,右子3,左右子树的左右子树均为空。 然后,用户可能的问题是如何处理不同的输入格式,或者如何生成这样的序序列。同时,可能需要考虑如何处理数值和符号的转换。最后,根据用户提供的引用,特别是引用4,虽然它是C语言代码,但逻辑类似。因此,Python代码可以模仿这种递归结构,使用序顺序,遇到特定符号则返回None。所以,最终的Python代码应该类似于:classTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefbuild_tree(preorder):ifnotpreorder:returnNoneval=preorder.pop(0)ifval=='#':#或者使用None,取决于输入形式returnNonenode=TreeNode(val)node.left=build_tree(preorder)node.right= build_tree(preorder)returnnode但需要注意,这里的preorder是一个列表,且每次递归调用都会弹出第一个元素,这样会改变原列表。因此,用户传入的列表会被修改,可能需要复制一份,或者在函数内部处理迭代器。例如:def build_tree(preorder):defhelper(nodes):ifnot nodes:return Noneval =nodes.pop(0)if val== '#':return Nonenode =TreeNode(val)node.left= helper(nodes)node.right= helper(nodes)return nodereturn helper(preorder.copy())这样,用户传入的列表不会被修改。测试用例:输入preorder=['1','2','#','#','3','#','#'],构建的树结构应为:1/\23每个叶子节点的左右子都是None。用户可能的问题还有如何处理数值类型,比如将字符串转换为整数,或者在输入中使用其他分隔符。例如,输入可能是字符串"1,2,#,#,3,#,#",需要分割成列表。因此,在代码中可以添加预处理步骤:例如:defbuild_tree(s):preorder=s.split(',')#然后调用之前的helper函数或者允许用户传入列表,其中包含节点值和标记。综上,最终的代码应该处理这种情况,并且需要说明输入格式的要求。例如,输入必须包含足够的空节点标记,以确保树结构的唯一性。此外,需要向用户说明,单独的序序列无法唯一确定二叉树,除非有明确的空节点标记。否则需要其他遍历信息,如中序或后序。例如,在引用1中,结合序和后序来构建树,但用户的问题只需序,因此必须依赖空节点标记。 最后,生成相关问题,可能包括如何处理不带标记的情况,或者如何从中序和序构建树,或者如何优化递归方法等。</think>### 如何通过Python用序遍历构建二叉树 #### 方法概述 根据序遍历构建二叉树的关键在于**明确空节点的标记**。通常使用特殊符号(如`'#'`或`None`)表示空子树,以保证树结构的唯一性。以下是两种常见实现方式: --- ### 方法1:递归法(含空节点标记) **适用场景**:已知序遍历序列包含明确的空节点标记(如`'#'`)。 ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def build_tree(preorder): def helper(nodes): if not nodes: return None val = nodes.pop(0) if val == '#': return None node = TreeNode(int(val)) node.left = helper(nodes) node.right = helper(nodes) return node return helper(preorder.copy()) # 示例输入:['1', '2', '#', '#', '3', '#', '#'] # 生成的树结构: # 1 # / \ # 2 3 ``` --- ### 方法2:迭代法(处理带深度信息的字符串) **适用场景**:输入为字符串且包含节点的深度信息(如LeetCode 1028题[^2])。 ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def recover_from_preorder(s): stack = [] i = 0 while i < len(s): level = 0 while i < len(s) and s[i] == '-': level += 1 i += 1 val = 0 while i < len(s) and s[i].isdigit(): val = val * 10 + int(s[i]) i += 1 node = TreeNode(val) while len(stack) > level: stack.pop() if stack: if not stack[-1].left: stack[-1].left = node else: stack[-1].right = node stack.append(node) return stack[0] ``` --- ### 关键点说明 1. **空节点标记的必要性**:仅凭序遍历无法唯一确定二叉树结构,需依赖空节点标记或额外信息(如深度)[^1][^3]。 2. **递归与迭代的选择**: - 递归法适合处理显式标记的列表输入。 - 迭代法适合解析带深度信息的字符串(如`"1-2--3--4-5--6"`)。 --- ### 输入格式示例 - **递归法输入**:`['1', '2', '#', '#', '3', '#', '#']` - **迭代法输入**:`"1-2--3--4-5--6"`(表示根为1,左子深度1,右子深度1等) ---
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