二叉树作为一个基础的数据结构,遍历算法作为一个基础的算法,两者结合当然是经典的组合了。 很多题目都会有 ta 的身影,有直接问二叉树的遍历的,有间接问的。
你如果掌握了二叉树的遍历,那么也许其他复杂的树对于你来说也并不遥远了
二叉数的遍历主要有前中后遍历和层次遍历。 前中后属于 DFS,层次遍历属于 BFS。 DFS 和 BFS 都有着自己的应用,比如 leetcode 301 号问题和 609 号问题。
DFS 都可以使用栈来简化操作,并且其实树本身是一种递归的数据结构,因此递归和栈对于 DFS 来说是两个关键点。
DFS 图解:
(图片来自 https://github.com/trekhleb/javascript-algorithms/tree/master/src/algorithms/tree/depth-first-search)
BFS 的关键点在于如何记录每一层次是否遍历完成, 我们可以用一个标识位来表式当前层的结束。
下面我们依次讲解:
相关问题144.binary-tree-preorder-traversal
前序遍历的顺序是根-左-右
思路是:
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先将根结点入栈
-
出栈一个元素,将右节点和左节点依次入栈
-
重复 2 的步骤
总结: 典型的递归数据结构,典型的用栈来简化操作的算法。
其实从宏观上表现为:自顶向下依次访问左侧链,然后自底向上依次访问右侧链
,
如果从这个角度出发去写的话,算法就不一样了。从上向下我们可以直接递归访问即可,从下向上我们只需要借助栈也可以轻易做到。
整个过程大概是这样:
这种思路解题有点像我总结过的一个解题思路backtrack
- 回溯法。这种思路有一个好处就是
可以统一三种遍历的思路
. 这个很重要,如果不了解的朋友,希望能够记住这一点。
相关问题94.binary-tree-inorder-traversal
中序遍历的顺序是 左-根-右
,根节点不是先输出,这就有一点点复杂了。
-
根节点入栈
-
判断有没有左节点,如果有,则入栈,直到叶子节点
此时栈中保存的就是所有的左节点和根节点。
- 出栈,判断有没有右节点,有则入栈,继续执行 2
值得注意的是,中序遍历一个二叉查找树(BST)的结果是一个有序数组,利用这个性质有些题目可以得到简化, 比如230.kth-smallest-element-in-a-bst, 以及98.validate-binary-search-tree
相关问题145.binary-tree-postorder-traversal
后序遍历的顺序是 左-右-根
这个就有点难度了,要不也不会是 leetcode 困难的 难度啊。
其实这个也是属于根节点先不输出,并且根节点是最后输出。 这里可以采用一种讨巧的做法, 就是记录当前节点状态,如果 1. 当前节点是叶子节点或者 2.当前节点的左右子树都已经遍历过了,那么就可以出栈了。
对于 1. 当前节点是叶子节点,这个比较好判断,只要判断 left 和 rigt 是否同时为 null 就好。
对于 2. 当前节点的左右子树都已经遍历过了, 我们只需要用一个变量记录即可。最坏的情况,我们记录每一个节点的访问状况就好了,空间复杂度 O(n) 但是仔细想一下,我们使用了栈的结构,从叶子节点开始输出,我们记录一个当前出栈的元素就好了,空间复杂度 O(1), 具体请查看上方链接。
层次遍历的关键点在于如何记录每一层次是否遍历完成, 我们可以用一个标识位来表式当前层的结束。
具体做法:
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根节点入队列, 并入队列一个特殊的标识位,此处是 null
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出队列
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判断是不是 null, 如果是则代表本层已经结束。我们再次判断是否当前队列为空,如果不为空继续入队一个 null,否则说明遍历已经完成,我们什么都不不用做
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如果不为 null,说明这一层还没完,则将其左右子树依次入队列。