LeetCode--二叉树前中后序遍历的递归与迭代实现(二叉树/DFS)

中序遍历

给定一个二叉树的根节点 root ,返回 它的 中序 遍历

示例 1:

复制代码
输入:root = [1,null,2,3]
输出:[1,3,2]

示例 2:

复制代码
输入:root = []
输出:[]

示例 3:

复制代码
输入:root = [1]
输出:[1]

提示:

  • 树中节点数目在范围 [0, 100]
  • -100 <= Node.val <= 100

图解

递归法

只要让取中间节点值在中间即可。(注意终止条件)

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        traversal(result, root);
        return result;
    }

    public void traversal(List<Integer> result, TreeNode node){
        // 递归终止条件
        if(node == null){
            return;
        }
        // 中 左 右 中序遍历
        traversal(result, node.left);
        result.add(node.val);
        traversal(result, node.right);
    }
}

迭代法

这里的迭代法借助**栈(Stack)**来实现,由于其后进先出的特性,我们在做中序遍历时,要以右→中→左的顺序倒序进栈。(在栈中我们使用null作为出栈标志位)

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        Stack<TreeNode> st = new Stack<>();
        if(root != null) st.push(root);
        while(!st.isEmpty()){
            TreeNode cur = st.peek();
            if(cur != null){
               // 先弹出中间节点 让右节点进栈
               st.pop();
               // 右→中→左
               if(cur.right != null) st.push(cur.right);
               // 中间节点二次进栈需要加上null标志
               st.push(cur);
               st.push(null);
               if(cur.left != null) st.push(cur.left);
               
            } else{
                // 将空节点弹出
                st.pop();
                result.add(st.pop().val);
            }
        }
        return result;
    }
}

前序遍历

给你二叉树的根节点 root ,返回它节点值的 前序 遍历。

示例 1:

**输入:**root = [1,null,2,3]

输出:[1,2,3]

解释:

示例 2:

**输入:**root = [1,2,3,4,5,null,8,null,null,6,7,9]

输出:[1,2,4,5,6,7,3,8,9]

解释:

示例 3:

**输入:**root = []

输出:[]

示例 4:

**输入:**root = [1]

输出:[1]

提示:

  • 树中节点数目在范围 [0, 100]
  • -100 <= Node.val <= 100

**进阶:**递归算法很简单,你可以通过迭代算法完成吗?

图解

递归法

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        // 递归前序遍历
        traversal(result, root);
        return result;
    }

    public void traversal(List<Integer> result, TreeNode node){
        if(node == null){
            return;
        }
        // 中 左 右 前序遍历
        result.add(node.val);
        traversal(result, node.left);
        traversal(result, node.right);
    }
}

迭代法

同样用null做标志位,右→左→中压入栈。

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        // 迭代前序遍历
        if(root == null){
            return result;
        }
        Stack<TreeNode> st = new Stack<>();
        st.push(root);
        while(!st.isEmpty()){
            // 先取出中间节点
            TreeNode node = st.peek();
            if(node != null){
                // 将中间节点先弹出 让左右节点先进栈
                st.pop();
                // 先右后左
                if(node.right != null) st.push(node.right);
                if(node.left != null) st.push(node.left);
                // 重新压入中间节点 并加上null标志
                st.push(node);
                st.push(null);
            } else{
                // 弹出null
                st.pop();
                // 中间节点入队
                result.add(st.pop().val);
            }
        }
        return result;
    }

}

后序遍历

给你一棵二叉树的根节点 root ,返回其节点值的 后序遍历

示例 1:

**输入:**root = [1,null,2,3]

输出:[3,2,1]

解释:


示例 2:

输入:root = [1,2,3,4,5,null,8,null,null,6,7,9]

输出:[4,6,7,5,2,9,8,3,1]

解释:

示例 3:

**输入:**root = []

输出:[]

示例 4:

**输入:**root = [1]

输出:[1]

提示:

  • 树中节点的数目在范围 [0, 100]
  • -100 <= Node.val <= 100

**进阶:**递归算法很简单,你可以通过迭代算法完成吗?

图解

递归法

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        traversal(result, root);
        return result;
    }

    public void traversal(List<Integer> result, TreeNode node){
        // 递归终止条件
        if(node == null){
            return;
        }
        // 左 右 中 后序遍历
        traversal(result, node.left);
        traversal(result, node.right);
        result.add(node.val);
    }
}

迭代法

同样用null做标志位,中→右→左压入栈。

java 复制代码
/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        if(root == null) return result;
        Stack<TreeNode> st = new Stack<>();
        st.push(root);
        while(!st.isEmpty()){
           TreeNode node = st.peek();
           // 若栈顶节点不为空
           if(node != null){
              // 为中间节点加上弹出标志null
              st.push(null);
              if(node.right != null) st.push(node.right);
              if(node.left != null) st.push(node.left);
           }
           else{
            // 栈顶节点为空 则达到入队条件
            st.pop(); //弹出空节点
            result.add(st.pop().val);
           }
        }
        return result;
    }
}
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