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Java 递归和非递归实现二叉树的先序,中序,后序遍历

时间:2023-02-19 10:23:32浏览次数:58  
标签:遍历 Java 递归 后序 前序 二叉树 中序 root 节点

前言

说到树的四种遍历方式,可能大家第一时间都会想到它的四种遍历方式,并快速说了它的特点。

  1. 先序(先根)遍历:即先访问根节点,再访问左孩子和右孩子

  2. 中序遍历:先访问做孩子,再访问根节点和右孩子

  3. 后序遍历:先访问左孩子,再访问右孩子,再访问根节点

  4. 层次遍历:按照所在层数,从下往上遍历

接着当你要手动写代码的时候,你写得出来嘛?

  1. 递归实现二叉树的前序,中序,后续遍历

  2. 非递归二叉树的实现前序,中序,后续遍历

  3. 实现二叉树的层序遍历

今天,就让我们一起来看看,怎样实现它?

前中后序遍历

假如有以下树

    1
   / \
  2   3
 / \   \
4   5   6

它的前中后续遍历分别如下

  • 层次遍历顺序:[1 2 3 4 5 6]

  • 前序遍历顺序:[1 2 4 5 3 6]

  • 中序遍历顺序:[4 2 5 1 3 6]

  • 后序遍历顺序:[4 5 2 6 3 1]

层次遍历使用 BFS 实现,利用的就是 BFS 一层一层遍历的特性;而前序、中序、后序遍历利用了 DFS 实现。

前序、中序、后序遍只是在对节点访问的顺序有一点不同,其它都相同。

递归实现前序,中序,后序遍历

① 前序

void dfs(TreeNode root) {
    visit(root);
    dfs(root.left);
    dfs(root.right);
}

② 中序

void dfs(TreeNode root) {
    dfs(root.left);
    visit(root);
    dfs(root.right);

③ 后序

void dfs(TreeNode root) {
    dfs(root.left);
    dfs(root.right);
    visit(root);
}

非递归实现二叉树的先序,中序,后序遍历

非递归实现二叉树的前序遍历

144. Binary Tree Preorder Traversal (Medium)

Leetcode / 力扣:https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/description/

class Solution {
    //迭代
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        while(root!=null || !stack.empty()){
            while(root!=null){
                res.add(root.val); //先将节点加入结果队列
                stack.push(root);  //不断将该节点左子树入栈
                root = root.left;
            }
            root = stack.pop(); //栈顶节点出栈
            root = root.right; //转向该节点右子树的左子树(下一个循环)
        }
        return res; 
    }

}

非递归实现二叉树的中序遍历

94. Binary Tree Inorder Traversal (Medium)

Leetcode / 力扣:https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-inorder-traversal/description/

class Solution {
    //迭代
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
        while(root!=null || !stack.empty()){
            while(root!=null){
                stack.push(root);  //不断将该节点左子树入栈
                root = root.left;
            }
            root = stack.pop(); //栈顶节点出栈
            res.add(root.val); //将节点加入结果队列
            root = root.right; //转向该节点右子树的左子树(下一个循环)
        }
        return res; 
    } 
}

非递归实现二叉树的后序遍历

145. Binary Tree Postorder Traversal (Medium)

Leetcode / 力扣:https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-postorder-traversal/description/

前序遍历为 root -> left -> right,后序遍历为 left -> right -> root。可以修改前序遍历成为 root ->
right -> left,那么这个顺序就和后序遍历正好相反。

//修改前序遍历代码中,节点写入结果链表的代码:将插入队尾修改为插入队首
//修改前序遍历代码中,每次先查看左节点再查看右节点的逻辑:变为先查看右节点再查看左节点
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        LinkedList res = new LinkedList();
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        TreeNode pre = null;
        while(root!=null || !stack.empty()){
            while(root!=null){
                res.addFirst(root.val); //插入队首
                stack.push(root);
                root = root.right; //先右后左
            }
            root = stack.pop();
            root = root.left;
        }
        return res; 
    }
}

非递归实现二叉树的层序遍历

leetcode:https://leetcode.com/problems/binary-tree-level-order-traversal-ii/description/?spm=a2c4e.10696291.0.0.5e5719a42W3zNP

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrderBottom(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if(root == null)
            return res;
        queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int count = queue.size();
            List<Integer> temp = new LinkedList<>();
            for(int i=0; i<count; i++){
                TreeNode node = queue.poll();
                temp.add(node.val);
                if(node.left != null)
                    queue.add(node.left);
                if(node.right != null)
                    queue.add(node.right);
            }
            // 每次都添加到第一个位置
            res.add(0, temp);
        }
        return res;
    }
}

小结

  1. 递归实现二叉树的前中后遍历,这种方式非常简单,大家一定要掌握

  2. 非递归的方式,其实也不难,前中后序遍历方式主要借助栈的特征,层序遍历的方式主要借助队列的方式,大家也要掌握,多敲两遍,就记住了。

  3. github 代码地址:https://github.com/gdutxiaoxu/Android_interview/

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标签:遍历,Java,递归,后序,前序,二叉树,中序,root,节点
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