二叉树的迭代遍历
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思路
为什么可以用迭代法(非递归的方式)来实现二叉树的前中后序遍历呢?
递归实现就是:每一次递归调用都会把函数的局部变量、参数值和返回地址等压入调用栈中,然后递归返回的时候,从栈顶弹出上一次递归的各项参数,这就是递归为什么可以返回上一层位置的原因。
此时大家应该知道我们用栈也可以是实现二叉树的前后中序遍历了。
前序遍历(迭代法)
我们先看一下前序遍历。
前序遍历是中左右,每次先处理的是中间节点,那么先将根节点放入栈中,然后将右孩子加入栈,再加入左孩子。
为什么要先加入 右孩子,再加入左孩子呢? 因为这样出栈的时候才是中左右的顺序。
此时会发现貌似使用迭代法写出前序遍历并不难,确实不难。
此时是不是想改一点前序遍历代码顺序就把中序遍历搞出来了?
其实还真不行!
但接下来,再用迭代法写中序遍历的时候,会发现套路又不一样了,目前的前序遍历的逻辑无法直接应用到中序遍历上。
中序遍历(迭代法)
为了解释清楚,我说明一下 刚刚在迭代的过程中,其实我们有两个操作:
- 处理:将元素放进result数组中
- 访问:遍历节点
分析一下为什么刚刚写的前序遍历的代码,不能和中序遍历通用呢,因为前序遍历的顺序是中左右,先访问的元素是中间节点,要处理的元素也是中间节点,所以刚刚才能写出相对简洁的代码,因为要访问的元素和要处理的元素顺序是一致的,都是中间节点。
那么再看看中序遍历,中序遍历是左中右,先访问的是二叉树顶部的节点,然后一层一层向下访问,直到到达树左面的最底部,再开始处理节点(也就是在把节点的数值放进result数组中),这就造成了处理顺序和访问顺序是不一致的。
那么在使用迭代法写中序遍历,就需要借用指针的遍历来帮助访问节点,栈则用来处理节点上的元素。
后序遍历(迭代法)
再来看后序遍历,先序遍历是中左右,后序遍历是左右中,那么我们只需要调整一下先序遍历的代码顺序,就变成中右左的遍历顺序,然后在反转result数组,输出的结果顺序就是左右中了,如下图:
总结
此时我们用迭代法写出了二叉树的前后中序遍历,大家可以看出前序和中序是完全两种代码风格,并不像递归写法那样代码稍做调整,就可以实现前后中序。
这是因为前序遍历中访问节点(遍历节点)和处理节点(将元素放进result数组中)可以同步处理,但是中序就无法做到同步!
上面这句话,可能一些同学不太理解,建议自己亲手用迭代法,先写出来前序,再试试能不能写出中序,就能理解了。
那么问题又来了,难道二叉树前后中序遍历的迭代法实现,就不能风格统一么(即前序遍历改变代码顺序就可以实现中序 和 后序)?
当然可以,这种写法,还不是很好理解,我们将在下一篇文章里重点讲解,敬请期待!
代码:
//前序遍历:中-左-右,入栈顺序:中-右-左
class Solution{public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root){List<Integer> result = new ArrayList<>();if(root == null){return result;}Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();stack.push(root);while(!stack.isEmpty()){TreeNode node = stack.pop();result.add(node.val);if(node.right != null){stack.push(node.right);}if(node.left != null){stack.push(node.left);}}return result;}
}//中序遍历顺序:左-中-右,入栈顺序;左-中-右
class Solution{public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root){List<Integer> result = new ArrayList<>();if(root == null){return result;}Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();TreeNode cur = root;while(cur != null || !stack.isEmpty()){while(cur != null){stack.push(cur);cur = cur.left;}else{cur = stack.pop();result.add(cur.val);cur = cur.right;}}return result;}
}
// 后序遍历顺序 左-右-中 入栈顺序:中-左-右 出栈顺序:中-右-左, 最后翻转结果
class Solution {public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {List<Integer> result = new ArrayList<>();if (root == null){return result;}Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();stack.push(root);while (!stack.isEmpty()){TreeNode node = stack.pop();result.add(node.val);if (node.left != null){stack.push(node.left);}if (node.right != null){stack.push(node.right);}}Collections.reverse(result);return result;}
}