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

热度:80   发布时间:2023-11-17 01:21:39.0

题目要求

给定一个二叉树,返回中序遍历的结果。
注:尝试用递归和迭代两种方法。

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

示例

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

解题思路

什么是中序遍历?
: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左孩子,中间遍历根节点,最后遍历右孩子。
(结果为: 3-2-1)。

      2/   \3     1

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

怎么实现中序遍历?
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,我们根据上面讲的中序遍历方法,能写出如下的代码:

/*vector <int> inorder; // 保存节点的值。 */
vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
    inorderTraversal(root->left); // 先递归遍历左节点到头inorder.push_back(root->val); // 输出inorderTraversal(root->right); // 后递归遍历右节点到头}

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> inorderTraversal(TreeNode* root) {
    if(root !=NULL){
    inorderTraversal(root->left);inorder.push_back(root->val);inorderTraversal(root->right);}return inorder;}private:vector<int> inorder;}

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,中序遍历的要点是根节点出现在中间的位置(先左中根后右)。

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。

现在栈内有2,3,4。栈顶元素是4。

      2/   \                             |           |3     1                            |     4     | --->stack.top()/     / \                           |     3     | 
*4     5   6						  |     2     |————————tree                                 stack

step2. 对于4这个节点进行排序,根据中序遍历的顺序,先左孩子节点,但是此时没有左孩子结点,所以我们要返回根节点的值,即4。这时候你会发现,现在存于栈顶的元素,就是我们要找的,所以借助出栈操作来实现元素出栈,并且保存下根节点的值。(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) {}* };*/
vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
    TreeNode*p = root;stack<TreeNode*>s;vector<int>nodes;while(!s.empty()||p) // 这步判断很重要,不要忘记栈非空。{
    if(p){
    s.push(p);p=p->left;}else{
    p = s.top();s.pop();nodes.push_back(p->val);p=p->right;}}  return nodes;}

总结一下

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()

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

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