二叉树的统一迭代法
此时我们在二叉树:一入递归深似海,从此offer是路人中用递归的方式,实现了二叉树前中后序的遍历。
在二叉树:听说递归能做的,栈也能做!中用栈实现了二叉树前后中序的迭代遍历(非递归)。
之后我们发现迭代法实现的先中后序,其实风格也不是那么统一,除了先序和后序,有关联,中序完全就是另一个风格了,一会用栈遍历,一会又用指针来遍历。
实践过的同学,也会发现使用迭代法实现先中后序遍历,很难写出统一的代码,不像是递归法,实现了其中的一种遍历方式,其他两种只要稍稍改一下节点顺序就可以了。
其实针对三种遍历方式,使用迭代法是可以写出统一风格的代码!
重头戏来了,接下来介绍一下统一写法。
我们以中序遍历为例,在二叉树:听说递归能做的,栈也能做!中提到说使用栈的话,无法同时解决访问节点(遍历节点)和处理节点(将元素放进结果集)不一致的情况。
那我们就将访问的节点放入栈中,把要处理的节点也放入栈中但是要做标记。
如何标记呢,就是要处理的节点放入栈之后,紧接着放入一个空指针作为标记。 这种方法也可以叫做标记法。
迭代法中序遍历
中序遍历代码如下:(详细注释)
class Solution {
public:
vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> result;
stack st;
if (root != NULL) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode* node = st.top();
if (node != NULL) {
st.pop(); // 将该节点弹出,避免重复操作,下面再将右中左节点添加到栈中
if (node->right) st.push(node->right); // 添加右节点(空节点不入栈)
st.push(node); // 添加中节点
st.push(NULL); // 中节点访问过,但是还没有处理,加入空节点做为标记。
if (node->left) st.push(node->left); // 添加左节点(空节点不入栈)
} else { // 只有遇到空节点的时候,才将下一个节点放进结果集
st.pop(); // 将空节点弹出
node = st.top(); // 重新取出栈中元素
st.pop();
result.push_back(node->val); // 加入到结果集
}
}
return result;
}
};
看代码有点抽象我们来看一下动画(中序遍历):
中序遍历迭代(统一写法)动画中,result数组就是最终结果集。
可以看出我们将访问的节点直接加入到栈中,但如果是处理的节点则后面放入一个空节点, 这样只有空节点弹出的时候,才将下一个节点放进结果集。
此时我们再来看前序遍历代码。
迭代法前序遍历
迭代法前序遍历代码如下:(注意此时我们和中序遍历相比仅仅改变了两行代码的顺序)
class Solution {
public:
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> result;
stack st;
if (root != NULL) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode* node = st.top();
if (node != NULL) {
st.pop();
if (node->right) st.push(node->right); // 右
if (node->left) st.push(node->left); // 左
st.push(node); // 中
st.push(NULL);
} else {
st.pop();
node = st.top();
st.pop();
result.push_back(node->val);
}
}
return result;
}
};
迭代法后序遍历
后续遍历代码如下:(注意此时我们和中序遍历相比仅仅改变了两行代码的顺序)
class Solution {
public:
vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> result;
stack st;
if (root != NULL) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode* node = st.top();
if (node != NULL) {
st.pop();
st.push(node); // 中
st.push(NULL);
if (node->right) st.push(node->right); // 右
if (node->left) st.push(node->left); // 左
} else {
st.pop();
node = st.top();
st.pop();
result.push_back(node->val);
}
}
return result;
}
};
总结
此时我们写出了统一风格的迭代法,不用在纠结于前序写出来了,中序写不出来的情况了。
但是统一风格的迭代法并不好理解,而且想在面试直接写出来还有难度的。
所以大家根据自己的个人喜好,对于二叉树的前中后序遍历,选择一种自己容易理解的递归和迭代法。
其他语言版本
Java:迭代法前序遍历代码如下:
class Solution {
public List preorderTraversal(TreeNode root) {
List result = new LinkedList<>();
Stack st = new Stack<>();
if (root != null) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode node = st.peek();
if (node != null) {
st.pop(); // 将该节点弹出,避免重复操作,下面再将右中左节点添加到栈中
if (node.right!=null) st.push(node.right); // 添加右节点(空节点不入栈)
if (node.left!=null) st.push(node.left); // 添加左节点(空节点不入栈)
st.push(node); // 添加中节点
st.push(null); // 中节点访问过,但是还没有处理,加入空节点做为标记。
} else { // 只有遇到空节点的时候,才将下一个节点放进结果集
st.pop(); // 将空节点弹出
node = st.peek(); // 重新取出栈中元素
st.pop();
result.add(node.val); // 加入到结果集
}
}
return result;
}
}
迭代法中序遍历代码如下:
class Solution {
public List inorderTraversal(TreeNode root) {
List result = new LinkedList<>();
Stack st = new Stack<>();
if (root != null) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode node = st.peek();
if (node != null) {
st.pop(); // 将该节点弹出,避免重复操作,下面再将右中左节点添加到栈中
if (node.right!=null) st.push(node.right); // 添加右节点(空节点不入栈)
st.push(node); // 添加中节点
st.push(null); // 中节点访问过,但是还没有处理,加入空节点做为标记。
if (node.left!=null) st.push(node.left); // 添加左节点(空节点不入栈)
} else { // 只有遇到空节点的时候,才将下一个节点放进结果集
st.pop(); // 将空节点弹出
node = st.peek(); // 重新取出栈中元素
st.pop();
result.add(node.val); // 加入到结果集
}
}
return result;
}
}
迭代法后序遍历代码如下:
class Solution {
public List postorderTraversal(TreeNode root) {
List result = new LinkedList<>();
Stack st = new Stack<>();
if (root != null) st.push(root);
while (!st.empty()) {
TreeNode node = st.peek();
if (node != null) {
st.pop(); // 将该节点弹出,避免重复操作,下面再将右中左节点添加到栈中
st.push(node); // 添加中节点
st.push(null); // 中节点访问过,但是还没有处理,加入空节点做为标记。
if (node.right!=null) st.push(node.right); // 添加右节点(空节点不入栈)
if (node.left!=null) st.push(node.left); // 添加左节点(空节点不入栈)
} else { // 只有遇到空节点的时候,才将下一个节点放进结果集
st.pop(); // 将空节点弹出
node = st.peek(); // 重新取出栈中元素
st.pop();
result.add(node.val); // 加入到结果集
}
}
return result;
}
}
迭代法前序遍历:
class Solution:
def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
result = []
st= []
if root:
st.append(root)
while st:
node = st.pop()
if node != None:
if node.right: #右
st.append(node.right)
if node.left: #左
st.append(node.left)
st.append(node) #中
st.append(None)
else:
node = st.pop()
result.append(node.val)
return result
迭代法中序遍历:
class Solution:
def inorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
result = []
st = []
if root:
st.append(root)
while st:
node = st.pop()
if node != None:
if node.right: #添加右节点(空节点不入栈)
st.append(node.right)
st.append(node) #添加中节点
st.append(None) #中节点访问过,但是还没有处理,加入空节点做为标记。
if node.left: #添加左节点(空节点不入栈)
st.append(node.left)
else: #只有遇到空节点的时候,才将下一个节点放进结果集
node = st.pop() #重新取出栈中元素
result.append(node.val) #加入到结果集
return result
迭代法后序遍历:
class Solution:
def postorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]:
result = []
st = []
if root:
st.append(root)
while st:
node = st.pop()
if node != None:
st.append(node) #中
st.append(None)
if node.right: #右
st.append(node.right)
if node.left: #左
st.append(node.left)
else:
node = st.pop()
result.append(node.val)
return result
审核编辑 :李倩
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