剑指Offer 37. 序列化二叉树

右眸Remnant

已于 2022-04-27 12:36:40 修改

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分类专栏：算法文章标签： leetcode

于 2022-04-27 12:10:42 首次发布

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本文介绍了两种方法实现二叉树的序列化和反序列化，分别是前序遍历和层次遍历策略。在序列化过程中，通过在每个节点值后添加分隔符以区分节点，对于空节点使用'#'表示。反序列化时，通过字符串分割或队列操作重建二叉树结构。这两种方法均确保了序列化后的字符串无歧义，并能正确还原二叉树。

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链接：https://leetcode-cn.com/problems/xu-lie-hua-er-cha-shu-lcof/

描述：提供两个函数分别实现同一策略下的二叉树的序列化和反序列化

序列化，在于利用null结点进行占位后的结果无歧义

方法一：前序遍历序列化

思路：对二叉树进行前序遍历，如果使用字符串进行拼接，需要在每个字符后面添加分隔符，如','，便于后面进行分割。如果使用容器，如Queue，直接poll就行

序列化代码：

public static String serialize(TreeNode root) {
	if (root == null) {
		return "#";
	}
    // 按照前序遍历规则，保存数据就行
	StringBuilder sb = new StringBuilder();
	sb.append(root.val + ",");
	sb.append(serialize(root.left) + ",");
	sb.append(serialize(root.right) + ",");
	return sb.toString();
}

反序列化：

public static TreeNode deserialize(String data) {
	String[] split = data.split(",");
	Queue<String> q = new LinkedList<>();
	for (int i = 0; i < split.length; i++) {
		q.add(split[i]);
	}
	return deserializeHelp(q);
}
public static TreeNode deserializeHelp(Queue<String> queue) {
	String ch = queue.poll();
    // 这里注意字符串的比较要用equals()
	if (ch == null || "#".equals(ch)) return null;

    // 建立头结点，从全局来看，最初创建的head也是最后返回，因此就是整个树头
    // 建树过程满足前序遍历
	TreeNode head = new TreeNode(Integer.valueOf(ch));
	head.left = deserializeHelp(queue);
	head.right = deserializeHelp(queue);
	return head;
}

方法二：层次遍历序列化

依照层进行遍历，将节点转成字符串，并用","分割。 LinkedList就是BFS中需要涉及的队列。

序列化：

public String serialize(TreeNode root) {
	if (root == null) {
		return "#,";
	} 
    // 用于层次遍历的队列
	Queue<TreeNode> q = new LinkedList<>();
	q.add(root);
	StringBuilder sb = new StringBuilder();
	sb.append(root.val + ",");
	while (!q.isEmpty()) {
		TreeNode head = q.poll();
        // 看左右孩子是否为空，然后分别放入不同的值；如果不为空，加入队列便于下次循环
		if (head.left != null) {
			q.add(head.left);
			sb.append(head.left.val + ",");
		} else {
			sb.append("#,");
		}
		if (head.right != null) {
			q.add(head.right);
			sb.append(head.right.val + ",");
		} else {
			sb.append("#,");
		}
	}
	return sb.toString();
}

反序列化：

public TreeNode deserialize(String data) {
	String[] splits = data.split(",");
	Queue<String> q = new LinkedList<>();
	for (int i = 0; i < splits.length; i++) {
		q.add(splits[i]);
	}
	return deserializeHelp(q);
}

// 反序列化的时候注意字符是否为#，因为会涉及Integer.valueOf()
public TreeNode deserializeHelp(Queue<String> queue) {
	String ch = queue.poll();
	TreeNode node = ("#".equals(ch)) ? null : new TreeNode(Integer.valueOf(ch));
	Queue<TreeNode> list = new LinkedList<>();
	if (node != null) list.add(node);
	while (!list.isEmpty()) {
		TreeNode tmp = list.poll();
		tmp.left = ("#".equals(ch = queue.poll())) ? null : new TreeNode(Integer.valueOf(ch));
		tmp.right = ("#".equals(ch = queue.poll())) ? null : new TreeNode(Integer.valueOf(ch));

        // 如果某一个结点为Null，说明后面肯定没有子树了，不用添加了
		if (tmp.left != null) {
			list.add(tmp.left);
		}
		if (tmp.right != null) {
			list.add(tmp.right);
		}
	}
	return node;
}