数据结构-----创建/递归非递归遍历二叉树

class BiTreeNode
{
	public BiTreeNode left;
	public BiTreeNode right;
	public int value;
	public BiTreeNode(int value)
	{
		this.value = value;
	}
}
public class BiTree {
	public int count = 0;
	public static List preOrderList = new ArrayList<>();
	public static List inOrderList = new ArrayList<>();
	public static List postOrderList = new ArrayList<>();
	
	public static List preOrderListNoRecursion = new ArrayList<>();
	public static List inOrderListNoRecursion = new ArrayList<>();
	public static List postOrderListNoRecursion = new ArrayList<>();
	
	public static List levelOrderList = new ArrayList<>();
	/**
	 * 根据一个数组创建一个二叉树(注意我们规定数组中元素为-1表示此元素不存在)
	 * @param array
	 * @return
	 */
	public BiTreeNode createBiTree(int[] array)
	{
		BiTreeNode[] nodeArray = new BiTreeNode[array.length];
		//current和parent两个下标移动频率是不相同的,parent会在current%2==0的时候进行移动
		int current = 0;
		int parent = 0;
		while(current < array.length)
		{
			BiTreeNode node = null;
			if(array[current] != -1)
			{
				node = new BiTreeNode(array[current]);
				nodeArray[current] = node;
			}
			//为了避免第一个节点也加入到判断中,增加了下面这个if判断,因为第一个节点下标值为0,
			//0%0==0会导致nodeArray[parent].right = node;执行,也就是出现第一个节点的右孩子是自己的情况出现
			if(current > 0)
			{
				if(current % 2 == 1)
					nodeArray[parent].left = node;
				else
				{
					nodeArray[parent].right = node;
					parent++;
				}
			}
			current++;
		}
		return nodeArray[0];
	}
	
	/**
	 * 先序遍历实现(递归)
	 * @param node
	 * @return
	 */
	public void preOrderTraverse(BiTreeNode node)
	{
		if(node != null)
		{
			preOrderList.add(node.value);
			preOrderTraverse(node.left);
			preOrderTraverse(node.right);
		}
	}
	
	/**
	 * 先序遍历实现(非递归)
	 * 实现思路: 根据先序遍历的特点,先访问根节点,再访问左孩子和右孩子,对于每一个结点我们都可以看做是根节点,我们将该结点记为temp,对其进行直接访问,并同时入栈
	 * 访问结束之后,判断temp的左孩子是否为空，不为空的话,则访问他的左孩子,即将他的左孩子当成下一次的根节点;如果为空的话,则取出栈顶结点并进行出栈操作,同时将
	 * 栈顶元素的右结点作为下一次的根节点;
	 * @param node
	 */
	public void preOrderTraverseNoRecursion(BiTreeNode node)
	{
		Stack stack = new Stack<>();
		BiTreeNode temp = node;
		while(temp != null ||!stack.isEmpty())
		{
			while(temp != null)
			{
				preOrderListNoRecursion.add(temp.value);
				stack.push(temp);
				temp = temp.left;
			}
			if(!stack.isEmpty())
			{
				temp = stack.pop();
				temp = temp.right;
			}
		}
	}
	/**
	 * 中序遍历实现(递归)
	 * @param node
	 */
	public void inOrderTraverse(BiTreeNode node)
	{
		if(node != null)
		{
			inOrderTraverse(node.left);
			inOrderList.add(node.value);
			inOrderTraverse(node.right);
		}
	}
	
	/**
	 * 中序遍历实现(非递归)
	 * 实现思路: 其实和先序遍历执行过程是一样的，只不过是在Stack中栈元素退出的时候才会添加到List中去
	 * @param node
	 */
	public void inOrderTraverseNoRecursion(BiTreeNode node)
	{
		Stack stack = new Stack<>();
		BiTreeNode temp = node;
		while(temp != null || !stack.isEmpty())
		{
			while(temp != null)
			{
				stack.push(temp);
				temp = temp.left;
			}
			if(!stack.isEmpty())
			{
				temp = stack.pop();
				inOrderListNoRecursion.add(temp.value);
				temp = temp.right;
			}
		}
	}
	/**
	 * 后序遍历实现(递归)
	 * @param node
	 */
	public void postOrderTraverse(BiTreeNode node)
	{
		if(node != null)
		{
			postOrderTraverse(node.left);
			postOrderTraverse(node.right);
			postOrderList.add(node.value);
		}
	}
	
	/**
	 * 后序遍历实现(非递归)
	 * 实现思路: 为了保证根节点在左孩子和右孩子之后访问,对于任意一个结点,首先将其入栈,如果这个结点不存在左孩子或者右孩子的话,则直接访问他,若其存在
	 * 左孩子或者右孩子,但是之前已经访问过了,具体来讲就是我们这个的pre存储的就是之前一次访问的结点,那么也会直接访问该结点;若不是上面两种情况,则判断
	 * 当前结点左孩子是否为空，不为空的话则将其入栈,判断右孩子是否为空,不为空的话也会入栈;
	 * @param node
	 */
	public void postOrderTraverseNoRecursion(BiTreeNode node)
	{
		BiTreeNode pre = null;//前一次访问结点
		BiTreeNode cur;//当前访问结点
		Stack stack = new Stack<>();
		if(node == null)
			return;
		stack.push(node);
		while(!stack.isEmpty())
		{
			cur = stack.peek();//获得栈顶元素
			if((cur.left == null && cur.right == null) || (pre != null && (pre == cur.left || pre == cur.right)))
			{
				postOrderListNoRecursion.add(cur.value);
				stack.pop();
				pre = cur;
			}else
			{
				if(cur.right != null)
					stack.push(cur.right);
				if(cur.left != null)
					stack.push(cur.left);
			}
		}
	}
	
	/**
	 * 层次遍历实现
	 * 实现思路是:使用队列实现
	 * @param node
	 */
	public void levelOrderTraverse(BiTreeNode node)
	{
		Queue queue = new LinkedList<>();
		BiTreeNode temp;
		queue.offer(node);
		//队列不空
		while(!queue.isEmpty())
		{
			temp = queue.poll();
			levelOrderList.add(temp.value);
			if(temp.left != null)
				queue.offer(temp.left);
			if(temp.right != null)
				queue.offer(temp.right);
		}
	}
	/**
	 * 打印输出
	 * @param list
	 */
	public void print(List list,String content)
	{
		System.out.print(content+": ");
		for(int i = 0;i < list.size();i++)
			System.out.print(list.get(i)+" ");
		System.out.println();
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		BiTree tree = new BiTree();
		int[] array = {1,2,3,4,5,-1,-1,-1,-1,6,7};
		BiTreeNode node = null;
		node = tree.createBiTree(array);
		//递归版本
		tree.preOrderTraverse(node);
		tree.print(preOrderList, "前序遍历(递归)");
		tree.inOrderTraverse(node);
		tree.print(inOrderList, "中序遍历(递归)");
		tree.postOrderTraverse(node);
		tree.print(postOrderList, "后序遍历(递归)");
		//非递归版本
		tree.preOrderTraverseNoRecursion(node);
		tree.print(preOrderListNoRecursion, "前序遍历(非递归)");
		tree.inOrderTraverseNoRecursion(node);
		tree.print(inOrderListNoRecursion, "中序遍历(非递归)");
		tree.postOrderTraverseNoRecursion(node);
		tree.print(postOrderListNoRecursion, "后序遍历(非递归)");
		//层次遍历
		tree.levelOrderTraverse(node);
		tree.print(levelOrderList, "层次遍历");
	}
}