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俗话说:学如逆水行舟,逆水行舟;心似平原走马,易放难收。这句话对程序员而言,领会更深。这行曾经越来越卷了,时刻筹备着,。
二叉树,在面试中,已是必备的开胃菜。而在二叉树相干的面试题目中,遍历更是常考题目。本文将从二叉树的遍历角度动手,从递归和非递归角度来剖析和解说二叉树的遍历。

遍历

二叉树的遍历是指从根节点登程,依照某种秩序顺次拜访二叉树中的所有节点,使每个节点被且仅被拜访一次。

二叉树的遍历,有先序遍历中序遍历以及后续遍历三种。

下面三种遍历形式中的先序、中序以及后序三种形式,是父节点绝对于子节点来说的。如果父节点先于子节点,那么就是先序遍历。如果子节点先于父节点,那么就是后序遍历。而对于子节点来说,如果先左节点,而后是父节点,而后再是右节点,那么就是中序遍历。

如【图一】所示二叉树。其三种遍历后果如下:

先序遍历: A->B->D->E->C->F->G

中序遍历: D->B->E->A->F->C->G

后续遍历: D->E->B->F->G->C->A

为了便于了解代码,咱们先定义下树的节点定义:

struct TreeNode {  TreeNode *left;  TreeNode *right;  int val;};

先序遍历

定义:先拜访父节点,而后遍历左子树,最初遍历右子树。

递归

置信递归遍历大家都会很容易写进去,且bugfree。因为实现代码很简略。

在上图【图二】中,应用递归遍历,就是将其左子树和右子树也当做一棵树来进行解决。代码如下:

void PreOrder(TreeNode *root) {   if (!root) {     return;   }      // 遍历根节点(此处仅为输入,读者也能够依据理论须要进行解决,比方存储等)   std::cout << root->val << std::endl;      // 遍历左子树   PreOrder(root->left);      // 遍历右子树   PreOrder(root->right);}

非递归

在非递归操作中,咱们依然是依照先拜访根节点,而后遍历左子树,接着遍历右子树的形式。

  1. 达到节点A,拜访节点A,开始遍历A的左子树
  2. 达到节点B,拜访节点B,开始遍历B的左子树
  3. 达到节点D,拜访节点D,因为节点D无子树,因而节点D遍历实现

    • 节点D遍历实现,意味着节点B的左子树遍历实现,因而接着遍历节点B的右子树
  4. 达到节点E,拜访节点E。因为节点E无子树,因而节点E遍历实现

    • 节点E遍历实现,意味着节点B的右子树遍历实现,也预示着节点B的子树遍历实现
    • 开始遍历节点A的右子树
  5. 达到节点C,拜访节点C。开始遍历C的左子树
  6. 达到节点F,拜访节点F。因为节点F无子树,因而节点F遍历实现

    • 节点F遍历实现,意味着节点C的左子树遍历实现,因而开始遍历节点C的右子树
  7. 到的节点G,拜访节点G。因为节点G无子树,因而节点G遍历实现

    • 节点G遍历实现,意味着节点C的右子树遍历实现,进而预示着节点C遍历实现
    • 节点C遍历实现,意味着节点A的右子树遍历实现,进而意味着节点A遍历实现,因而以A为根节点的树遍历实现。

用非递归形式遍历二叉树,须要引入额定的数据结构栈(stack),其根本流程如下:
1、申请一个栈stack,而后将头节点压入stack中。

2、从stack中弹出栈顶节点,打印

3、将其右孩子节点(不为空的话)先压入stack中

4、将其左孩子节点(不为空的话)压入stack中。

5、一直反复步骤2、3、4,直到stack为空,全副过程完结。

代码如下:

void PreOrder(TreeNode *root) {  if (!root) {    return;  }    std::stack<TreeNode*> s;  s.push(root); // 步骤1    while (!s.empty()) {    auto t = s.top();    s.pop();//出栈        std::cout << t->val << std::endl; // 拜访节点    if (t->right) {      s.push(t->right); // 对应步骤3    }        if (t->left) {      s.push(t->left); // 对应步骤4    }  }}

中序遍历

定义:先遍历左子树,拜访根节点,遍历右子树

递归

在上图【图四】中,应用递归遍历,就是将其左子树和右子树也当做一棵树来进行解决。代码如下:

void InOrder(TreeNode *root) {   if (!root) {     return;   }           // 遍历左子树   InOrder(root->left);       // 遍历根节点(此处仅为输入,读者也能够依据理论须要进行解决,比方存储等)   std::cout << root->val << std::endl;      // 遍历右子树   InOrder(root->right);}

上述中序遍历的递归代码,相比于先序遍历,只是将拜访根节点的行为放在了遍历左右子树之间。

非递归

在非递归操作中,咱们依然是依照先遍历左子树,而后拜访根节点,最初遍历右子树的形式。

  1. 达到节点A,节点A有左子树,遍历节点A的左子树
  2. 达到节点B,节点B有左子树,遍历节点B的左子树
  3. 达到节点D,节点D无子树,拜访D节点

    • 因为D无子树,意味着B的左子树遍历实现,那么就回到B节点
  4. 拜访B节点,遍历B节点的右子树
  5. 达到节点E,节点E无子树,拜访节点E

    • E节点遍历实现,意味着以B为根的子树遍历实现,回到A节点
  6. 达到A节点,拜访A节点,遍历A节点的右子树
  7. 达到C节点,遍历C节点的左子树
  8. 达到F节点,因为F节点无子树,因而拜访F节点。

    • 因为F节点无子树,意味着C节点的左子树遍历实现,回到C节点
  9. 达到C节点,拜访C节点,遍历C的右子树
  10. 达到节点G,因为G无子树,因为拜访节点G

    • G节点遍历实现,意味着C节点的右子树遍历实现,进而意味着A节点的右子树遍历实现,从意味着以A节点为根的二叉树遍历实现。

中序遍历,同样须要额定的辅助数据结构栈。

  1. 将根节点放入栈
    2、如果根节点有左子树,则将左子树的根节点放入栈
    3、反复步骤1和2.持续遍历左子树
    4、从栈中弹出节点,进行拜访,而后遍历右子树(反复步骤1和2)
    5、如果栈为空,则遍历实现

代码如下:

void InOrder(TreeNode *root) {  if (!root) {    return;  }    std::stack<TreeNode*> s;  auto p = root;    while (!s.empty() || p) {    if (p) { // 步骤1和2      s.push(p);      p = p->left;    } else { // 步骤4      auto t = s.top();      std::cout << t->val << std::endl;      p = t->right;    }  }}

后续遍历

定义:先遍历左子树,再遍历右子树,最初拜访根节点

递归

void PostOrder(TreeNode *root) {   if (!root) {     return;   }      // 遍历左子树   PostOrder(root->left);      // 遍历右子树   PostOrder(root->right);       // 遍历根节点(此处仅为输入,读者也能够依据理论须要进行解决,比方存储等)   std::cout << root->val << std::endl;}

下面就是后续遍历的递归写法,比拟写先序遍历、中序遍历以及后续遍历三者的递归遍历写法,大部分代码是一样的,惟一的区别就是拜访根节点的代码地位不一样:

先序遍历:先拜访根节点,而后遍历左子树,最初遍历右子树
中序遍历:先遍历左子树,而后拜访根节点,最初遍历右子树
后序遍历:先遍历左子树,而后遍历右子树,最初拜访根节点

非递归

在非递归操作中,咱们依然是依照先遍历左子树,而后拜访根节点,最初遍历右子树的形式。

  1. 达到节点A,遍历A的左子树
  2. 达到节点B,遍历B的左子树
  3. 达到节点D,因为D无子树,则拜访节点D

    • 节点D无子树,意味着节点B的左子树遍历实现,接着遍历B的右子树
  4. 达到节点E,因为E无子树,则拜访节点E

    • 节点E无子树,意味着节点B的右子树遍历实现,接回到节点B
  5. 拜访节点B,回到节点B的根节点A
  6. 达到节点A,拜访节点A的右子树
  7. 达到节点C,遍历节点C的左子树
  8. 达到节点F,因为节点F无子树,因而拜访节点F

    • 节点F拜访实现,意味着C节点的左子树遍历实现,因而回到节点C
  9. 达到节点C,遍历节点C的右子树
  10. 达到节点G,因为节点G无子树,因为拜访节点G

    • 节点G拜访实现,意味着C节点的右子树遍历实现,回到节点C
  11. 达到节点C,拜访节点C

    • 节点C遍历实现,意味着节点A的右子树遍历实现,回到节点A
  12. 节点A的右子树遍历实现,拜访节点A

用非递归形式遍历二叉树,须要引入额定的数据结构栈(stack),其根本流程如下:
1、申请两个栈stack,而后将头节点压入指定stack中。

2、从stack中弹出栈顶节点,放入另外一个栈中

3、将其左孩子节点(不为空的话)先压入stack中

4、将其右孩子节点(不为空的话)压入stack中。

5、一直反复步骤2、3、4,直到stack为空。

6、反复拜访另外一个栈,直至栈空

void PostOrder(TreeNode *root) {  if (!root) {    return;  }    std::stack<TreeNode*> s1;  std::stack<TreeNode*> s2;    s1.push(root);    while (!s1.empty()) {    auto t = s1.top();    s1.pop();    s2.push(t);        if (t->left) {      s1.push(t->left);    }        if (t->right) {      s1.push(t->right);    }  }    while (!s2.empty()) {    auto t = s2.top();    s2.pop();    std::cout << t->val << std::endl;  }}

结语

对于二叉树来说,所谓的遍历,是指沿着某条路线顺次拜访每个节点,且均只做一次拜访。二叉树的遍历,是面试中常面算法之一,肯定要把其弄懂,必要的时候,须要背诵,乃至做到肌肉记忆。