[LeetCode]144. Binary Tree Preorder Traversal&94. Binary Tree Inorder Traversal

本文详细介绍了二叉树的前序、中序遍历算法,包括递归、栈和莫里斯三种实现方式,并提供了具体的Java代码示例。

144 . Binary Tree Preorder Traversal
Medium

递归:

public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
    List<Integer> results = new ArrayList<>();
    preorderTraversal(root, results);
    return results;
}

private void preorderTraversal(TreeNode root, List<Integer> results) {
    if (root == null)  return;
    results.add(root.val);
    preorderTraversal(root.left, results);
    preorderTraversal(root.right, results);
}

栈:

 public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root){
    List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
    if(root==null) return res;
    Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
    TreeNode tn = root;
    while(tn!=null||!stack.isEmpty()){
        if(tn!=null){
            res.add(tn.val);
            if(tn.right!=null)
                stack.push(tn.right);
            tn = tn.left;
        }else{
            tn = stack.pop();
        }
    }
    return res;
}

莫里斯:

public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
    List<Integer> results = new ArrayList<>();
    TreeNode crt = root;
    while (crt != null) {
        if (crt.left == null) {
            results.add(crt.val);
            crt = crt.right;
        } else {
            TreeNode temp = crt.left;
            while (temp.right != null && temp.right != crt) 
                temp = temp.right;
            if (temp.right == null) {
                results.add(crt.val);
                temp.right = crt;
                crt = crt.left;
            } else {
                temp.right = null;
                crt = crt.right;
            }
        }
    }
    return results;
}

94 . Binary Tree Inorder Traversal
Medium

递归:

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    List<Integer> results = new ArrayList<>();
    inorderTraversal(root, results);
    return results;
}

private void inorderTraversal(TreeNode root, List<Integer> results) {
    if (root == null) return;
    inorderTraversal(root.left, results);
    results.add(root.val);
    inorderTraversal(root.right, results);
}

栈:

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    List<Integer> results = new ArrayList<>();
    ArrayDeque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
    TreeNode crt = root;
    while (!stack.isEmpty() || crt != null) {
        if (crt != null) {
            stack.push(crt);
            crt = crt.left;
        } else {
            crt = stack.pop();
            results.add(crt.val);
            crt = crt.right;
        }
    }
    return results;
}

莫里斯:

public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    List<Integer> results = new ArrayList<>();
    TreeNode crt = root;
    while (crt != null) {
        if (crt.left == null) {
            results.add(crt.val);
            crt = crt.right;
        } else {
            TreeNode temp = crt.left;
            while (temp.right != null && temp.right != crt) 
                temp = temp.right;
            if (temp.right == null) {
                temp.right = crt;
                crt = crt.left;
            } else {
                temp.right = null;
                results.add(crt.val);
                crt = crt.right;
            }
        }
    }
    return results;
}
下面是该段代码的 **Visual Studio 可运行完整版本**,包含: - `TreeNode` 节点定义 - `buildTree` 函数的完整实现(从前序和中序遍历构造二叉树) - 主函数中测试用例 - 打印构建后的二叉树(前序遍历验证) --- ## ✅ Visual Studio 完整运行代码 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <ranges> using namespace std; // 二叉树节点定义 struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} TreeNode(int x, TreeNode* left, TreeNode* right) : val(x), left(left), right(right) {} }; class Solution { public: TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder) { if (preorder.empty()) { return nullptr; } // 查找根节点在中序遍历中的位置 auto root_it = ranges::find(inorder, preorder[0]); int left_size = distance(inorder.begin(), root_it); // 左子树节点数量 // 划分左子树和右子树的前序和中序序列 vector<int> pre_left(preorder.begin() + 1, preorder.begin() + 1 + left_size); vector<int> pre_right(preorder.begin() + 1 + left_size, preorder.end()); vector<int> in_left(inorder.begin(), inorder.begin() + left_size); vector<int> in_right(inorder.begin() + 1 + left_size, inorder.end()); // 递归构建左右子树 TreeNode* left = buildTree(pre_left, in_left); TreeNode* right = buildTree(pre_right, in_right); return new TreeNode(preorder[0], left, right); } // 前序遍历打印二叉树 void preorderPrint(TreeNode* root) { if (root == nullptr) { cout << "null "; return; } cout << root->val << " "; preorderPrint(root->left); preorderPrint(root->right); } // 析构函数(手动释放内存) void deleteTree(TreeNode* root) { if (root == nullptr) return; deleteTree(root->left); deleteTree(root->right); delete root; } }; int main() { Solution sol; // 示例输入 vector<int> preorder = {3, 9, 20, 15, 7}; vector<int> inorder = {9, 3, 15, 20, 7}; // 构建二叉树 TreeNode* root = sol.buildTree(preorder, inorder); // 打印前序遍历结果以验证是否正确 cout << "构建的二叉树前序遍历结果: "; sol.preorderPrint(root); cout << endl; // 释放内存 sol.deleteTree(root); return 0; } ``` --- ## 📌 编译与运行说明(适用于 Visual Studio) 1. 打开 Visual Studio 2. 创建一个 **C++ 控制台应用程序(Console Application)** 3. 删除默认生成的代码内容 4. 将上面的代码粘贴到 `.cpp` 文件中(如 `main.cpp`) 5. 确保你的编译器支持 **C++20**,因为使用了 `<ranges>` 和范围查找 - VS 2022 及以上版本支持 C++20 6. 按 `Ctrl + F5` 或点击 **“本地 Windows 调试器”** 运行程序 --- ## 🧾 输出结果示例 ``` 构建的二叉树前序遍历结果: 3 9 null null 20 15 null null 7 null null ``` 说明构建成功,结构如下: ``` 3 / \ 9 20 / \ 15 7 ``` --- ## 🧠 代码解释 - `preorder[0]` 是当前子树的根节点。 - 在 `inorder` 中找到该根节点,左边就是左子树,右边就是右子树。 - 根据左子树大小,划分 `preorder` 中的左右子树。 - 递归构造左右子树。 - 最后返回构造好的当前子树根节点。 --- ###
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