【LeetCode刷题记录】简单篇-94-二叉树的中序遍历

2024-05-02 18:44

本文主要是介绍【LeetCode刷题记录】简单篇-94-二叉树的中序遍历,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

【题目描述】

给定一个二叉树的根节点 root ,返回 它的 中序 遍历 。


【测试用例】

示例1:

        输入:root = [1,null,2,3]

        输出:[1,3,2]

示例2

        输入:root = [ ]

        输出:[ ]

示例3

        输入:root = [1]

        输出:[1]


【思路分析】

在二叉树的遍历中,最常用的两种办法,分别是递归法和迭代法,并且这两种方法的思路和代码都已经相对成熟了,换句话说就是几乎已经固定了。

法一:递归法

遍历二叉树有四种方法,前序遍历,中序遍历,后序遍历和层次遍历。除了层次遍历以外,前三种遍历方法用递归的方式实现的逻辑是相同的,都是①递归左子树,②递归右子树,③输出root三个步骤,区别仅仅在于三个步骤的顺序。对于前序遍历,根节点root先输出,所以是③①②;对于中序遍历,根节点root在中间输出,所以是①③②;对于后序遍历,根节点root最后输出,所以是①②③。

对于二叉树的题目,大部分都是在遍历的基础上进行操作,即①②两个递归的操作不变,而根据具体题目要求在③输出root的过程中实现具体细节。

法二:迭代法

在二叉树的中序遍历中,用迭代法需要借助这一数据结构。栈内存储的是访问过但没有输出的树节点,因为最先输出的是二叉树最左下的节点,而最先访问的是根节点,所以这时就需要先将根节点入栈。例如,根节点为1,左子树为2,右子树为3,最先访问的是根节点1,但是中序遍历最先输出的是2,所以这时就需要将1入栈,输出2,再将1出栈输出,最后输出3。这里只是一个最简单的例子,实际中二叉树不止两层。

循环的条件是当前访问节点cur不为空且栈stack不为空,因为cur不为空和stack不为空都说明还有没有输出的节点,所以都要进入循环。

刚才说到了最先输出的是二叉树最左下的节点,在这之前访问过的所有节点都要先入栈,所以只要当前访问节点cur有左孩子,就要将cur入栈,并且访问其左孩子(cur = cur->left),直到cur为空为止。

上一步结束后cur为空,此时栈顶节点就是二叉树中最左下的节点,所以将栈顶节点出栈并赋值给cur,输出cur->val。

此时相当于输出了最左下的一个子树的左孩子(为空),根节点(即上一步输出的cur->val),那么下一步需要输出的就是右孩子,即cur=cur->right。这一步做完就会自动进入下轮循环,相当于将以cur->right作为根节点的子树再次进行中序遍历,以此类推,整个循环结束后就实现了整棵树的中序遍历。


【参考代码】

法一:C实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //easy-94-二叉树的中序遍历
int inorder(struct TreeNode* root, int* res, int* returnSize);
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize);struct TreeNode {int val;struct TreeNode *left;struct TreeNode *right;
};//法一:递归 
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {int* res = (int*)malloc(sizeof(int) * 101);*returnSize = 0;inorder(root, res, returnSize);return res;
}void inorder(struct TreeNode* root, int* res, int* returnSize){if(NULL == root){return NULL;}inorder(root->left, res, returnSize);res[(*returnSize)++] = root->val;inorder(root->right, res, returnSize);
}

法一:C++实现

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;//easy-94-二叉树的中序遍历
struct TreeNode {int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};class Solution {
public:void inorder(struct TreeNode* root, vector<int>& res);vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root);
}; //法一:递归 
vector<int> Solution::inorderTraversal(TreeNode* root){vector<int> res;inorder(root, res);return res;
}void Solution::inorder(struct TreeNode* root,  vector<int>& res){if(NULL == root){return;}inorder(root->left, res);res.push_back(root->val);inorder(root->right, res);
}

法二:C实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //easy-94-二叉树的中序遍历
int inorder(struct TreeNode* root, int* res, int* returnSize);
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize);struct TreeNode {int val;struct TreeNode *left;struct TreeNode *right;
};//法二:迭代
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {*returnSize = 0;int* res = (int*)malloc(sizeof(int) * 101);struct TreeNode* stack = (struct TreeNode*)malloc(sizeof(struct TreeNode) * 101);int top=-1;struct TreeNode* cur = root;while(cur!=NULL || top!=-1){while(cur!=NULL){stack[++top] = *cur;cur = cur->left; }cur = &stack[top--];res[(*returnSize)++] = cur->val;cur = cur->right; }return res;
}

法二:C++实现

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
using namespace std;//easy-94-二叉树的中序遍历
struct TreeNode {int val;TreeNode *left;TreeNode *right;TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
};class Solution {
public:void inorder(struct TreeNode* root, vector<int>& res);vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root);
}; //法二:迭代
vector<int> Solution::inorderTraversal(TreeNode* root){stack<struct TreeNode> stack;vector<int> res;struct TreeNode* cur = root;while(cur!=NULL || stack.size()!=0){while(cur!=NULL){stack.push(*cur);cur = cur->left;}cur = &stack.top();stack.pop();res.push_back(cur->val);cur = cur->right;}return res;
}

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