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leetcode 144. Binary Tree Preorder Traversal(二叉树的前序遍历,递归法,非递归法)

热度:41   发布时间:2023-11-17 01:21:27.0

题目要求

给定一个二叉树,返回前序遍历的结果。
注:尝试用递归和迭代两种方法。

类似题目:
解答:leetcode 94. Binary Tree Inorder Traversal (二叉树的中序遍历,递归法,非递归法)

示例

/* Example */
Input: [1,null,2,3]1\2/3Output: [1,2,3]

解题思路

什么是前序遍历?
:指的是根节点出现的位置,以一个简单的树型结构举例,对树中的每个节点,在遍历的时候都按照先遍历根结点,中间遍历左孩子节点,最后遍历右孩子。
(结果为: 2-3-1)。

      2/   \3     1

以此类推,我们可以知道序遍历是先遍历左孩子节点,中间遍历根节点,最后是右孩子。(结果为:3-2-1

序遍历是:先遍历左孩子,中间是右孩子,最后是根节点。(结果为:3-1-2

怎么实现前序遍历?
1、递归
递归方法是解决树类问题中常用的方法,易于理解,在解答本题的时候,我们根据上面讲的前序遍历方法,能写出如下的代码:

/*vector <int> preorder; // 保存节点的值。 */
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
    preorder.push_back(root->val);preorderTraversal(root->left);preorderTraversal(root->right);}

递归主要代码(c++)

/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {* int val;* TreeNode *left;* TreeNode *right;* TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}* };*/
class Solution {
    
public:vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
    if(root != NULL) // 如果当前节点非空,那么执行递归。{
    preorder.push_back(root->val); //先输出根节点preorderTraversal(root->left); // 然后遍历左孩子preorderTraversal(root->right); // 最后是右孩子}return preorder;  }
private:vector<int>preorder;
};

2、 迭代法(非递归)
由于递归实现树的遍历非常简单,所以在面试的时候,面试官通常会不让我们用递归来做,所以这里我们介绍一下非递归实现树的遍历。需要借助 这个数据结构来实现。

我们来想一下,前序遍历的要点是根节点出现在开始的位置(先根后左最后右)。

我们如何利用栈的特性(先进后出)来实现这个关系呢?

step1. 对一个二叉树(如下图),我们首先要做的是从根开始 首先保留下根节点,然后遍历其左孩子,直到叶子节点4(再无左孩子为止)。
期间遍历到的所有节点都要进栈。最后再去遍历右孩子即。

现在栈内有2,3,4。栈顶元素是4。

(和中序遍历只有一行代码的不同,因为要先保存根结节点的值,可以相互参考领会)

      2/   \                             |           |3     1                            |     4     | --->stack.top()/     / \                           |     3     | 
*4     5   6						  |     2     |————————         已经打印保存的有:2-3-4tree                                 stack

step2.由于在上一步,我们一路保存了根节点的值,并且到了叶子结点,所已根据前序遍历的顺序关系,下一步我们就需要遍历右孩子节点,如何指向右孩子呢?这是我们就需要栈的操作,来让我们从叶子节点回溯到双亲节点(也就是到根结点),所以要进行出栈操作,把指针指向栈顶元素。
由于要取栈的栈顶元素操作,所以这个循环的条件之一就是保持栈非空!!可以看代码理解

step3. 根据遍历的顺序,最后该遍历右孩子结点,我们只需要将现在的指针指向右侧孩子结点即可。

时间复杂度O(n),每个节点都遍历一次, 空间复杂度O(n)要存一个树形结构。

非递归主要代码–AC 0ms(c++)

/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {* int val;* TreeNode *left;* TreeNode *right;* TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}* };*/
class Solution {
    
public:vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
    TreeNode *p = root;stack<TreeNode *>s;vector<int>nodes;while(!s.empty() || p) // 循环条件节点和栈非空{
    if(p){
    nodes.push_back(p->val); //这里和中序不一样,先保存根节点s.push(p);p = p->left; // 再继续遍历左孩子节点}else{
     p = s.top(); // 当 到了叶子结点的时候,需要借助出栈操作找到双亲。s.pop(); p=p->right;//然后遍历右孩子节点。}}        return nodes;}
};

总结一下

和二叉树的中序遍历一样,在实现非递归排序的时候,我们利用栈的特性,帮助我们十分高效的完成任务,需要注意的点有:

  1. 循环条件的设置,保证当前节点和栈的非空性十分重要,否则很大可能会Runtime error.

  2. 牢记栈的操作,push 进, pop 出(先要指向top()

  3. 特别推荐前序遍历和中序遍历一起来学习,实现过程相似。
    解答:leetcode 94. Binary Tree Inorder Traversal (二叉树的中序遍历,递归法,非递归法)

原题链接:https://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/

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