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首页 / 操作系统 / Linux / 二叉树三种遍历的递归和迭代解法

关于二叉树的定义,以及什么是二叉树的三种遍历(先序遍历,中序遍历,后序遍历),不是本文关注的重点,请自行查阅相关资料。本文的重点是如何用递归和迭代分别实现二叉树的三种遍历。leetcode上有三道题分别求三种遍历结果:Binary Tree Preorder Traversal 、Binary Tree Inorder Traversal 、 Binary Tree Postorder Traversal

递归


递归解法不用多说,只需在递归部分的不同位置将节点value置入数组即可:/** * Definition for a binary tree node. * function TreeNode(val) { * this.val = val; * this.left = this.right = null; * } *//** * @param {TreeNode} root * @return {number[]} */function dfs(root, ans) {if (!root) return;// 先序// ans.push(root.val);dfs(root.left, ans);// 中序// ans.push(root.val);dfs(root.right, ans);// 后序// ans.push(root.val);}var preorderTraversal = function(root) {var ans = [];dfs(root, ans);return ans;};

迭代


难点是迭代。如果把二叉树看做图,那么二叉树的遍历其实就是图的深度优先遍历,而图的深度优先遍历能用手动模拟栈来解,那么二叉树的遍历也是可以的。
用栈模拟图的深度优先遍历,每次把父亲节点的儿子节点的一个入栈,并删除该儿子节点当父亲节点的所有儿子节点都被删除时,父亲节点出栈
我们以下面一棵二叉树举例:1/ 25/ 3 4如何用栈模拟遍历该二叉树?我们用 stack 数组模拟栈。
  1. 将root入栈。此时 stack = [1]
  2. 遍历root的子节点,将左子节点入栈。 stack = [1, 2]
  3. 此时栈顶元素为 2,开始遍历它的子节点。左子节点为 3, 入栈。 stack = [1, 2, 3]
  4. 此时栈顶元素为 3它没有子节点,将它出栈。 stack = [1, 2]
  5. 此时栈顶元素为 2,遍历它的子节点。左子节点已经被遍历,于是右子节点,入栈。 stack = [1, 2, 4]
  6. 此时栈顶元素为 4,和 3 一样它也没有左右子节点,出栈。stack = [1, 2]
  7. 此时栈顶元素为 2 , 当父亲节点的所有儿子节点都被删除时,父亲节点出栈,于是它出栈。 stack = [1]
  8. 此时栈顶元素为 1,它的左子节点已经遍历,遍历右子节点,将 5 入栈。 stack = [1, 5]
  9. 此时栈顶元素为 5, 它没有子节点,出栈。 stack = [1]
  10. 此时栈顶元素为 1, 它的子节点都被遍历过了,出栈。 stack=[]
  11. 此时stack数组长度为0,迭代结束。
  • 先序遍历
先序遍历只需按照如上的步骤模拟栈,在每次入栈的时候将节点的value值放入ans数组即可。/** * Definition for a binary tree node. * function TreeNode(val) { * this.val = val; * this.left = this.right = null; * } *//** * @param {TreeNode} root * @return {number[]} */var preorderTraversal = function(root) {if (!root) return [];var stack = []// 栈模拟, ans = [];stack.push(root);ans.push(root.val);while (stack.length) {var elem = stack[stack.length - 1];if (elem.left) {ans.push(elem.left.val);stack.push(elem.left);elem.left = null;} else if (elem.right) {ans.push(elem.right.val);stack.push(elem.right);elem.right = null;} elsestack.pop();}return ans;};还有一种更简洁的代码写法,因为二叉树父节点最多就两个子节点,所以直接遍历两个节点,然后在栈中删除父节点即可。/** * Definition for a binary tree node. * function TreeNode(val) { * this.val = val; * this.left = this.right = null; * } *//** * @param {TreeNode} root * @return {number[]} */var preorderTraversal = function(root) {if (!root) return [];var stack = []// 栈模拟, ans = [];stack.push(root);while (stack.length) {var elem = stack.pop();ans.push(elem.val);if (elem.right)stack.push(elem.right);if (elem.left)stack.push(elem.left);}return ans;};
  • 后序遍历
和先序遍历略有不同的是,先序遍历是先遍历父节点,所以父节点的value值要在入栈的时候就放入ans数组,而后序遍历是最后遍历父节点,所以当父节点出栈时(此时左右子树都已经遍历完毕),把节点的value值放入ans数组即可:var postorderTraversal = function(root) {if (!root) return [];var stack = []// 栈模拟, ans = [];stack.push(root);while (stack.length) {var elem = stack[stack.length - 1];if (elem.left) {stack.push(elem.left);elem.left = null;} else if (elem.right) {stack.push(elem.right);elem.right = null;} else {var a = stack.pop();ans.push(a.val);}}return ans;};
  • 中序遍历
中序遍历是三大遍历里最复杂的。先序遍历是先遍历父节点,所以节点入栈时存储value值,后序遍历是最后遍历父节点,所以节点出栈时存储value值,中序遍历呢?在leetcode中,中序遍历这题比先序和后序多了一个tag - hash table,而如何hash也正是本题难点。中序遍历是在父节点的左子树遍历完后,将父节点的value值存入ans数组的,那么如何判断左子树已经遍历完了呢?比如下面这棵二叉树:1/ 25/ 3 4当遍历到 2 这个节点时,它有左节点,按照先序和后序遍历的做法,将左节点入栈,同时将 2 所在节点的left置为null,当节点 3 出栈后,判断 2 节点的左右子节点,这时发现左节点为null,说明已经遍历过了,于是 value=2 存入ans数组,然后 4 所在节点入栈,然后 4 再出栈,这时栈顶元素又是2,而这时再次判断左右子节点,发现左子节点为null,认为左子节点遍历过了,value=2再次存入ans数组!看到这里,你或许有点眉目了,我们不能用置为null来表示节点已经遍历,而应该用正确的hash方式,这里我用 elem.left=1 表示elem的左节点已经被遍历过了,用 elem.left=0 表示elem节点所在的值已经存入ans数组了。var inorderTraversal = function(root) {if (!root) return [];var stack = [], ans = [];stack.push(root);while (stack.length) {var elem = stack[stack.length - 1];if (elem.left === 1) {elem.left = 0;ans.push(elem.val);} else if (elem.left) {stack.push(elem.left);elem.left = 1;} else if (elem.left === null) {elem.left = 1;} else if (elem.right) {stack.push(elem.right);elem.right = null;} else {stack.pop();}}return ans;};二叉树的常见问题及其解决程序 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-04/83661.htm【递归】二叉树的先序建立及遍历 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-12/75608.htm在JAVA中实现的二叉树结构 http://www.linuxidc.com/Linux/2008-12/17690.htm【非递归】二叉树的建立及遍历 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-12/75607.htm二叉树递归实现与二重指针 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87373.htm二叉树先序中序非递归算法 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-06/102935.htm轻松搞定面试中的二叉树题目 http://www.linuxidc.com/linux/2014-07/104857.htm本文永久更新链接地址:http://www.linuxidc.com/Linux/2015-09/123493.htm