[二叉树] - 代码随想录:二叉树的统一迭代遍历

二叉树 - 代码随想录:二叉树的统一迭代遍历

题目描述

给定一个二叉树,返回它的后序遍历结果。要求使用迭代方式实现,不能使用递归。

解题思路

对于二叉树的遍历,常见的有前序、中序和后序三种方式。其中,递归方法 虽然简单直观,但不适用于某些对性能敏感的场景。因此,我们通常需要使用迭代方法来实现。

然而,迭代方式的实现往往比递归复杂,尤其是对于后序遍历来说,因为其顺序是"左-右-根",与栈的先进后出特性不太一致,容易出错。

为了统一处理前序、中序、后序三种遍历方式,我们可以采用一种统一的迭代遍历算法,通过标记节点是否被访问过,来控制遍历顺序。

代码实现

下面是一个使用 栈(Stack) 实现的统一迭代后序遍历的 Java 代码:

java 复制代码
import java.util.*;

class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
        
        if (root == null) {
            return res;
        }

        stack.push(root);

        while (!stack.isEmpty()) {
            TreeNode node = stack.pop();

            // 如果当前节点不为 null,说明还未处理
            if (node != null) {
                // 将当前节点重新压入栈(用于后续处理)
                stack.push(node);
                // 标记该节点为已访问(用 null 表示)
                stack.push(null);
                
                // 先压入右子节点(后处理)
                if (node.right != null) {
                    stack.push(node.right);
                }
                // 再压入左子节点(先处理)
                if (node.left != null) {
                    stack.push(node.left);
                }
            } else { // 当前节点为 null,表示该节点的左右子树已经处理完毕
                // 弹出该节点(此时是之前压入的 null)
                node = stack.pop();
                res.add(node.val);
            }
        }

        return res;
    }
}

算法解析

  1. 初始化栈:将根节点压入栈。
  2. 循环处理栈中的元素
    • 如果当前节点不为 null,说明它还没有被处理。
      • 我们将其重新压入栈(作为"标记"),然后压入 null 来表示该节点的子节点即将被处理。
      • 接着按照"右 -> 左"的顺序将子节点压入栈(保证左子节点先被处理)。
    • 如果当前节点为 null,说明该节点的子节点已经被处理完毕,此时弹出该节点并将其值加入结果列表。

这种做法巧妙地利用了栈的结构,实现了统一的迭代遍历,适用于前序、中序、后序等不同遍历方式,只需调整压栈顺序即可。

时间复杂度与空间复杂度

  • 时间复杂度:O(n),每个节点仅被访问一次。
  • 空间复杂度:O(n),最坏情况下栈的空间与树的高度成正比。

总结

通过使用一个统一的迭代方法,我们可以高效地实现二叉树的后序遍历。这种方法不仅适用于后序遍历,还可以轻松扩展到前序和中序遍历,是一种非常实用的技巧。

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