LeetCode经典算法题:二叉树遍历(递归遍历+迭代遍历+层序遍历)以及线索二叉树java详解

简介: LeetCode经典算法题:二叉树遍历(递归遍历+迭代遍历+层序遍历)以及线索二叉树java详解

LeetCode经典算法题:二叉树遍历(递归遍历+迭代遍历+层序遍历)以及线索二叉树java详解

二叉树遍历

题目描述

从根节点往下查找,先找左子树、直至左子树为空(左子节点逐个入栈、直至左子节点为空),再找右子树(出栈找右子节点)

前序遍历:根左右,第一次经过节点即打印,直到打印null,往回溯,打印右子树

中序遍历:左根右,第二次经过该节点时进行打印,即左边回溯时

后序遍历:左右根,第三次经过该节点时进行打印,即右边回溯时

层序遍历:按照层级,从上往下,从左到右。使用广度优先搜索算法。

从根节点往下查找,先找左子树、直至左子树为空(左子节点逐个入栈、直至左子节点为空),再找右子树(出栈找右子节点)

解题思路与代码

递归遍历

    public static void preorder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        //System.out.println(root.val);//前序 第一次成为栈顶
        preorder(root.left);
        System.out.println(root.val);//中序 第二次成为栈顶
        preorder(root.right);
        //System.out.println(root.val);//后序 第三次成为栈顶
    }

迭代遍历

    //前序:使用stack记录递归路径,左子节点后添加保证先出栈
    public static void preOrder2(TreeNode head) {
        if (head != null) {
            Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
            stack.add(head);
            while (!stack.isEmpty()) {
                head = stack.pop();
                if(head != null){
                    System.out.println(head.val);
                    stack.push(head.right);
                    stack.push(head.left);
                }
            }
        }
    }
    //中序:将左子节点入栈,出栈打印值,然后添加右子节点
    public static void preOrder3(TreeNode head) {
        if (head != null) {
            Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();
            while (!stack.isEmpty() || head != null) {
                if (head != null) {
                    stack.push(head);
                    head = head.left;
                } else {
                    head = stack.pop();
                    System.out.println(head.val);
                    head = head.right;
                }
            }
        }
    }
    //后序:
    public static void postorderTraversal(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return ;
        }
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();
        TreeNode prev = null;
        while (root != null || !stack.isEmpty()) {
            while (root != null) {
                stack.push(root);
                root = root.left;
            }
            root = stack.pop();//root的左子节点为null
            if (root.right == null || root.right == prev) {//右子节点为null,或者右子节点已打印
                System.out.println(root.val);
                prev = root;
                root = null;
            } else {//右子节点有值,重新入栈
                stack.push(root);
                root = root.right;
            }
        }
    }

层序遍历

   public static void levelTraversal(Node root) {
        Queue<Node> q = new LinkedList<>();
        q.add(root);

        while (!q.isEmpty()) {
            Node temp = q.poll();
            if (temp != null) {
                System.out.print(temp.value + " ");
                q.add(temp.left);
                q.add(temp.right);
            }
        }
    }
    public static void deepOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return ;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            for (int i = 1; i <= queue.size(); ++i) {
                TreeNode node = queue.poll();
                System.out.println(node.val);
                if (node.left != null) {
                    queue.offer(node.left);
                }
                if (node.right != null) {
                    queue.offer(node.right);
                }
            }
        }
    }
    private static List order(TreeNode root, int i, ArrayList list) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        int length = list.size();
        if(length <= i){
            for(int j=0; j<= i-length; j++){
                list.add(length+j,null);
            }
        }
        list.set(i,root.val);
        order(root.left, 2 * i,list);
        order(root.right, 2 * i + 1,list);
        return list;
    }

线索二叉树:

在N个节点的二叉树中,每个节点有2个指针,所以一共有2N个指针,除了根节点以外,每一个节点都有一个指针从它的父节点指向它,所以一共使用了N-1个指针,所以剩下2N-(N-1)也就是N+1个空指针;

如果能利用这些空指针域来存放指向该节点的直接前驱或是直接后继的指针,则可由此信息直接找到在该遍历次序下的前驱节点或后继节点,从而比递归遍历提高了遍历速度,节省了建立系统递归栈所使用的存储空间;


这些被重新利用起来的空指针就被称为线索(Thread),加上了线索的二叉树就是线索二叉树实现思路:按某种次序遍历二叉树,在遍历过程中用线索取代空指针即可。以中序遍历为例,首先找到中序遍历的开始节点,然后利用线索依次查找后继节点即可。


由于它充分利用了空指针域的空间(等于节省了空间),又保证了创建时的一次遍历就可以终生受用前驱、后继的信息(这意味着节省了时间),所以在实际问题中,如果所使用的二叉树需要经常遍历或查找节点时需要某种遍历中的前驱和后继,那么采用线索二叉链表的存储结构就是不错的选择morris遍历:构建中序线索二叉树的过程中,如果发现前驱节点的右指针指向自身,则将指针(线索)删除

public static void morrisPre(Node cur) {
        if(head == null){
            return;
        }
        Node mostRight = null;
        while (cur != null){
            // cur表示当前节点,mostRight表示cur的左孩子的最右节点
            mostRight = cur.left;
            if(mostRight != null){
                // cur有左孩子,找到cur左子树最右节点
                while (mostRight.right !=null && mostRight.right != cur){
                    mostRight = mostRight.right;
                }
                // mostRight的右孩子指向空,让其指向cur,cur向左移动
                if(mostRight.right == null){
                    mostRight.right = cur;
                    System.out.print(cur.value+" ");
                    cur = cur.left;
                    continue;
                }else {
                    // mostRight的右孩子指向cur,让其指向空,cur向右移动
                    mostRight.right = null;
                }
            }else {
                System.out.print(cur.value + " ");
            }
            cur = cur.right;
        }
    }
    public static void morrisIn(Node cur) {
        if(head == null){
            return;
        }
        Node mostRight = null;
        while (cur != null){
            mostRight = cur.left;
            if(mostRight != null){
                while (mostRight.right !=null && mostRight.right != cur){
                    mostRight = mostRight.right;
                }
                if(mostRight.right == null){
                    mostRight.right = cur;
                    cur = cur.left;
                    continue;
                }else {
                    mostRight.right = null;
                }
            }
            System.out.print(cur.value+" ");
            cur = cur.right;
        }
    }
    public static void morrisPos(TreeNode cur) {
        if (cur == null) {
            return;
        }
        TreeNode head = cur;
        TreeNode mostRight = null;
        while (cur != null) {
            mostRight = cur.left;
            if (mostRight != null) {
                while (mostRight.right != null && mostRight.right != cur) {
                    mostRight = mostRight.right;
                }
                if (mostRight.right == null) {
                    mostRight.right = cur;
                    cur = cur.left;
                    continue;
                } else {
                    mostRight.right = null;
                    printEdge(cur.left);
                }
            }
            cur = cur.right;
        }
        printEdge(head);
        System.out.println();
    }
    public static void printEdge(TreeNode head) {
        TreeNode tail = reverseEdge(head);
        TreeNode cur = tail;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val + " ");
            cur = cur.right;
        }
        reverseEdge(tail);
    }
    public static TreeNode reverseEdge(TreeNode from) {
        TreeNode pre = null;
        TreeNode next = null;
        while (from != null) {
            next = from.right
            from.right = pre;
            pre = from;
            from = next;
        }
        return pre;
    }
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        if (root == null) {
            return res;
        }
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();
        TreeNode prev = null;
        while (root != null || !stack.isEmpty()) {
            while (root != null) {
                stack.push(root);
                root = root.left;
            }
            root = stack.pop();
            if (root.right == null || root.right == prev) {
                res.add(root.val);
                prev = root;
                root = null;
            } else {
                stack.push(root);
                root = root.right;
            }
        }
        return res;
    }

目录
相关文章
|
11月前
|
存储 算法 Java
算法系列之数据结构-二叉树
树是一种重要的非线性数据结构,广泛应用于各种算法和应用中。本文介绍了树的基本概念、常见类型(如二叉树、满二叉树、完全二叉树、平衡二叉树、B树等)及其在Java中的实现。通过递归方法实现了二叉树的前序、中序、后序和层次遍历,并展示了具体的代码示例和运行结果。掌握树结构有助于提高编程能力,优化算法设计。
359 10
 算法系列之数据结构-二叉树
分享一些提高二叉树遍历算法效率的代码示例
这只是简单的示例代码,实际应用中可能还需要根据具体需求进行更多的优化和处理。你可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。
371 64
|
存储 算法 测试技术
【C++数据结构——树】二叉树的遍历算法(头歌教学实验平台习题) 【合集】
本任务旨在实现二叉树的遍历,包括先序、中序、后序和层次遍历。首先介绍了二叉树的基本概念与结构定义,并通过C++代码示例展示了如何定义二叉树节点及构建二叉树。接着详细讲解了四种遍历方法的递归实现逻辑,以及层次遍历中队列的应用。最后提供了测试用例和预期输出,确保代码正确性。通过这些内容,帮助读者理解并掌握二叉树遍历的核心思想与实现技巧。
592 3
|
存储 算法 Python
文件管理系统中基于 Python 语言的二叉树查找算法探秘
在数字化时代,文件管理系统至关重要。本文探讨了二叉树查找算法在文件管理中的应用,并通过Python代码展示了其实现过程。二叉树是一种非线性数据结构,每个节点最多有两个子节点。通过文件名的字典序构建和查找二叉树,能高效地管理和检索文件。相较于顺序查找,二叉树查找每次比较可排除一半子树,极大提升了查找效率,尤其适用于海量文件管理。Python代码示例包括定义节点类、插入和查找函数,展示了如何快速定位目标文件。二叉树查找算法为文件管理系统的优化提供了有效途径。
236 5
|
存储 缓存 算法
如何提高二叉树遍历算法的效率?
选择合适的遍历算法,如按层次遍历树时使用广度优先搜索(BFS),中序遍历二叉搜索树以获得有序序列。优化数据结构,如使用线索二叉树减少空指针判断,自定义节点类增加辅助信息。利用递归与非递归的特点,避免栈溢出问题。多线程并行遍历提高速度,注意线程安全。缓存中间结果,避免重复计算。预先计算并存储信息,提高遍历效率。综合运用这些方法,提高二叉树遍历算法的效率。
404 5
|
Unix Shell Linux
LeetCode刷题 Shell编程四则 | 194. 转置文件 192. 统计词频 193. 有效电话号码 195. 第十行
本文提供了几个Linux shell脚本编程问题的解决方案,包括转置文件内容、统计词频、验证有效电话号码和提取文件的第十行,每个问题都给出了至少一种实现方法。
331 6
LeetCode刷题 Shell编程四则 | 194. 转置文件 192. 统计词频 193. 有效电话号码 195. 第十行
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III
本文介绍了两种Python实现方法,用于按照之字形顺序打印二叉树的层次遍历结果,实现了在奇数层正序、偶数层反序打印节点的功能。
193 6
|
搜索推荐 索引 Python
【Leetcode刷题Python】牛客. 数组中未出现的最小正整数
本文介绍了牛客网题目"数组中未出现的最小正整数"的解法,提供了一种满足O(n)时间复杂度和O(1)空间复杂度要求的原地排序算法,并给出了Python实现代码。
431 2
|
数据采集 负载均衡 安全
LeetCode刷题 多线程编程九则 | 1188. 设计有限阻塞队列 1242. 多线程网页爬虫 1279. 红绿灯路口
本文提供了多个多线程编程问题的解决方案,包括设计有限阻塞队列、多线程网页爬虫、红绿灯路口等,每个问题都给出了至少一种实现方法,涵盖了互斥锁、条件变量、信号量等线程同步机制的使用。
339 3
LeetCode刷题 多线程编程九则 | 1188. 设计有限阻塞队列 1242. 多线程网页爬虫 1279. 红绿灯路口
|
机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
280页PDF,全方位评估OpenAI o1,Leetcode刷题准确率竟这么高
【10月更文挑战第24天】近年来,OpenAI的o1模型在大型语言模型(LLMs)中脱颖而出,展现出卓越的推理能力和知识整合能力。基于Transformer架构,o1模型采用了链式思维和强化学习等先进技术,显著提升了其在编程竞赛、医学影像报告生成、数学问题解决、自然语言推理和芯片设计等领域的表现。本文将全面评估o1模型的性能及其对AI研究和应用的潜在影响。
403 1

热门文章

最新文章