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二叉树是一种很常用的基本数据结构,它可以看做一种特殊的图(一个节点只有一个入度和最多两个出度),因此二叉树的的遍历要比图简单很多,学好二叉树也能较容易掌握图的遍历。
1.简介
我们知道树/图的遍历分为深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)。一般来说深度优先搜索的特点决定了深度优先搜索依赖于栈的实现,而广度优先搜索的实现依赖于队列的实现。
二叉树的深度优先搜索根据遍历根节点的顺序分为前序遍历、中序遍历和后序遍历。而二叉树的广度优先搜索基本上等价于层序遍历。
2.二叉树的深度优先遍历
深度优先搜索一般依赖于栈的实现,通过递归可以很容易的写出二叉树的前序、中序和后序遍历。似乎代码中也没有显示使用栈这个数据结构,那是因为递归调用隐式地使用了系统栈。编写非递归的深度优先遍历就必须自己使用栈来实现了。下面我们看看二叉树各种深度优先遍历的递归和非递归实现。
2.1 二叉树的前序遍历
LeetCode第144题144. 二叉树的前序遍历
递归实现非常简单,先跟节点,然后递归遍历左子树和右子树:
void traversal(TreeNode* root, vector<int>& res) {
if(root == nullptr)
return;
res.emplace_back(root->val);
traversal(root->left, res);
traversal(root->right, res);
}
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> res;
traversal(root, res);
return res;
}
非递归实现使用栈来保存遍历过的节点,不断入栈出栈直到栈空为止。 非递归实现与递归实现不同,遍历根节点后要先遍历右子树再遍历左子树(因栈的后进先出特性):
vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
vector<int> res;
if(root == nullptr)
return res;
stack<TreeNode*> st;
st.push(root);
while (!st.empty()) {
auto node = st.top();
res.push_back(node->val);
st.pop();
if(node->right != nullptr)
st.push(node->right);
if(node->left != nullptr)
st.push(node->left);
}
return res;
}
2.2 二叉树的中序遍历
LeetCode 94题 94