【面试小知识】带你深入了解二叉树的前中序遍历

简介: 【面试小知识】带你深入了解二叉树的前中序遍历

引言

     本文主要讲述关于二叉树的四种遍历:前序、中序、后序、层次遍历,其中前序、中序、后序分别以递归和迭代的两种解法去讲解

二叉树的前序遍历

作为二叉树的前序遍历,我们先来看看下面这棵二叉树:

前序遍历:根节点——>左子树——>右子树

所以,这棵二叉树,他的前序遍历为:ABDGECF

用递归的思维写,相信大家都会,下面是代码:

public class Tree {
  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
    if (root != null) {
      list.add(root.val);
      preorderTraversal(root.left);
      preorderTraversal(root.right);
    }
    return list;
  }
}

重点讲解一下关于前序遍历迭代的思想:利用栈(Stack)来实现

先看看代码:

public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
    Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();// 保存结果
    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();// 调用栈
    if (root != null) {
      stack.push(root); // 首先介入root节点
    }
    while (!stack.isEmpty()) {
      TreeNode tempNode = stack.pop();// 访问过的节点弹出
      if (tempNode != null) {
        if (tempNode.right != null)
          stack.push(tempNode.right);// 右节点先压栈,最后处理
        if (tempNode.left != null)
          stack.push(tempNode.left);
        stack.push(tempNode);// 当前节点重新压栈(留着以后处理),因为先序遍历所以最后压栈
        stack.push(null);// 在当前节点之前加入一个空节点表示已经访问过了
      } else {
        list.add(stack.pop().val); // stack.pop()是null之前压栈的一个节点,也就是上面stack.push(tempNode)中的那个tempNode
      }
    }
    return list;
  }

相信看了代码后,大部分人脑袋中有个印象吧。按照上面的二叉树图,带领大家分析一下:

首先将A入栈,然后A出栈(用tempNode获取A的值),将C、B入栈,将A再次入栈,将null入栈,代表当前tempNode已经被访问过

如上,我们再一次进行循环时,会碰到null,这时候会把A弹到list中,接着以B进行新一轮的循环,如下:

碰到null,弹出B至list,继续往下,以D进行新一轮的循环,入栈G

按照上述做法,依次弹出D、G、E ,将C弹出的时候,还是会实行上述方法,最后得到:ABDGECF

 

二叉树的中序遍历

作为二叉树的后序遍历,我们先来看看下面这棵二叉树:

前序遍历:左子树——>根节点——>右子树

所以,这棵二叉树,他的中序遍历为:GDBEACF

用递归的思维写,相信大家都会,下面是代码:

public class Tree {
  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  public List<Integer> intermediateOrderTraversal(TreeNode root) {
    if (root != null) {
      intermediateOrderTraversal(root.left);
      list.add(root.val);
      intermediateOrderTraversal(root.right);
    }
    return list;
  }
}

我们来看看迭代的方法,下面是代码:

public class tree {
  public List<Integer> intermediateOrderTraversal(TreeNode root) {
    Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();// 保存结果
    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();// 调用栈
    if (root != null) {
      stack.push(root); // 首先介入root节点
    }
    while (!stack.isEmpty()) {
      TreeNode tempNode = stack.pop();// 访问过的节点弹出
      if (tempNode != null) {
        if (tempNode.right != null)
          stack.push(tempNode.right);// 右节点先压栈,最后处理
        stack.push(tempNode);// 当前节点重新压栈(留着以后处理),因为先序遍历所以最后压栈
        stack.push(null);// 在当前节点之前加入一个空节点表示已经访问过了
        if (tempNode.left != null)
          stack.push(tempNode.left);
      } else {
        list.add(stack.pop().val); // stack.pop()是null之前压栈的一个节点,也就是上面stack.push(tempNode)中的那个tempNode
      }
    }
    return list;
  }
}

大家有没有感觉这个代码有点眼熟,对,他和我们的前序遍历迭代代码基本没有差距,只是替换了代码之间的位置,我们一起来分析一下这一段代码:

首先,也是将root(A)入栈,出栈,判断其右子树C入栈,将弹出的A入栈,加null(代表被访问过),将左子树B入栈,如下所示:

我们以B为起点,再一次进行循环,得到:

以D为起点,再一次进行循环,得到:

到这一步,开始我们的输出list了,首先是从栈中取出G,查找G的右子树->null,然后将G入栈,null入栈,输出G、D等

到这,可能有的人会迷惑,为什么要用null来进行分隔呢?

我们不分隔不可以吗?

假设我们不分隔的话,如下图所示:

我们可以想想,什么条件下我们选择输出它呢?也就是当到达什么程度时,我们选择输出,有的人可能会说,当我当前的root点左右子树都为空的时候选择输出它,可是我们仅仅能判断出G,到D的时候怎么判断,根据栈吗?

你要知道,面试的时候,一道题的时间不会超过20分钟,假如你按这种方式,在心中过一遍,只要掌握了前序,你就掌握了中序、后序,何乐而不为呢?

与其纠结生活,不如沉浸生活。

二叉树的后序遍历

作为二叉树的后序遍历,我们先来看看下面这棵二叉树:

后序遍历:左子树——>右子树——>根节点

所以,这棵二叉树,他的后序遍历:GDEBFCA

用递归的思维写,相信大家都会,下面是代码:

public class Tree {
  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  public List<Integer> afterTheOrder(TreeNode root) {
    if (root != null) {
      afterTheOrder(root.left);
      afterTheOrder(root.right);
      list.add(root.val);
    }
    return list;
  }
}

我们来看看迭代的方法:

public class tree {
  public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
    Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    if (root == null) {
      return list;
    }
    stack.push(root);
    while (!stack.isEmpty()) {
      TreeNode tempNode = stack.pop();
      if (tempNode != null) {
        stack.push(tempNode);
        stack.push(null);
        if (tempNode.right != null) {
          stack.push(tempNode.right);
        }
        if (tempNode.left != null) {
          stack.push(tempNode.left);
        }
      } else {
        list.add(stack.pop().val);
      }
    }
    return list;
  }
}

具体的逻辑,可以按照上述的走法,自己跑跑,对于层次的各种遍历和根据前序、中序、后序求原二叉树将会在以后的地方讲解。


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