非递归实现后序遍历的空间复杂度是多少?

简介: 综上所述,非递归实现后序遍历的空间复杂度在不同实现方式下有所不同,但总体上与二叉树的高度相关,最坏情况下为 $O(n)$,最好情况下为 $O(\log_2 n)$。

非递归实现二叉树后序遍历的空间复杂度一般为 $O(h)$,其中 $h$ 是二叉树的高度,下面分两种常见的非递归实现方式来具体分析:

使用两个栈实现

  • 在使用两个栈的非递归后序遍历中,第一个栈用于辅助遍历,第二个栈用于存储最终的后序遍历结果。
  • 遍历过程中,第一个栈中最多存储二叉树的一层节点,而二叉树的一层节点数量最多为 $2^{h - 1}$($h$ 为树的高度,根节点为第 1 层),所以第一个栈的空间复杂度为 $O(2^{h - 1})$,忽略常数后为 $O(2^h)$。
  • 第二个栈用于存储后序遍历结果,其空间复杂度为 $O(n)$,其中 $n$ 为二叉树的节点个数。
  • 由于 $n$ 和 $2^h$ 之间存在关系 $n \geq 2^{h - 1}$,即 $h \leq \log_2 n + 1$,所以综合来看,使用两个栈实现的非递归后序遍历空间复杂度为 $O(n)$,在最坏情况下,即二叉树退化为链表时,空间复杂度为 $O(n)$,此时 $h = n$;在最好情况下,即二叉树为完全二叉树时,空间复杂度为 $O(\log_2 n)$。

使用一个栈和一个辅助指针实现

  • 这种实现方式中,栈用于存储遍历过程中的节点,栈中最多存储二叉树的高度个节点,所以栈的空间复杂度为 $O(h)$。
  • 辅助指针只占用常数级的额外空间,不影响整体的空间复杂度。
  • 因此,使用一个栈和一个辅助指针实现的非递归后序遍历空间复杂度为 $O(h)$。在最坏情况下,二叉树退化为链表,空间复杂度为 $O(n)$;在最好情况下,二叉树为完全二叉树,空间复杂度为 $O(\log_2 n)$。

综上所述,非递归实现后序遍历的空间复杂度在不同实现方式下有所不同,但总体上与二叉树的高度相关,最坏情况下为 $O(n)$,最好情况下为 $O(\log_2 n)$。

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