树的前序,后序,中序和层序遍历对比及java代码实现

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层序:[1 2 3 4 5 6]
前序:[1 2 4 5 3 6]
中序:[4 2 5 1 3 6]
后序:[4 5 2 6 3 1]

前,中,后序遍历是DFS,可以使用递归的方法,代码除了顺序其他相同:

前序
void dfs(TreeNode root) {
    visit(root);
    dfs(root.left);
    dfs(root.right);
}
中序
void dfs(TreeNode root) {
    dfs(root.left);
    visit(root);
    dfs(root.right);
}
后序
void dfs(TreeNode root) {
    dfs(root.left);
    dfs(root.right);
    visit(root);
}

也可以不使用递归,用Stack来实现:
前序:root->left->right,因此Stack存储根节点后先存储右子树再存储左子树:

public List preorderTraversal(TreeNode root) {
    List ret = new ArrayList<>();
    Stack stack = new Stack<>();
    stack.push(root);
    while (!stack.isEmpty()) {
        TreeNode node = stack.pop();
        if (node == null) continue;
        ret.add(node.val);
        stack.push(node.right); 
        stack.push(node.left);
    }
    return ret;
}

后序:left->right->root,可以看成按照root->right->left前序遍历之后反转的结果,与上述前序的区别是存储根节点之后先存储左子树再存储右子树:

public List postorderTraversal(TreeNode root) {
    List ret = new ArrayList<>();
    Stack stack = new Stack<>();
    stack.push(root);
    while (!stack.isEmpty()) {
        TreeNode node = stack.pop();
        if (node == null) continue;
        ret.add(node.val);
        stack.push(node.left);
        stack.push(node.right);
    }
    Collections.reverse(ret);
    return ret;
}

中序:left->root->right,这种情况比前两种复杂一点,root在中间遍历,压入栈中之后不能立刻pop,需要一直遍历到最左边的子树后再pop这个根节点,然后压入右子树,再以右子树为根节点进行中序遍历:

public List inorderTraversal(TreeNode root) {
    List ret = new ArrayList<>();
    if (root == null) return ret;
    Stack stack = new Stack<>();
    TreeNode cur = root;
    while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
        while (cur != null) {
            stack.push(cur);
            cur = cur.left;
        }
        TreeNode node = stack.pop();
        ret.add(node.val);
        cur = node.right;
    }
    return ret;
}

层序遍历与上述三种有所不同,由于使用的方法是BFS,因此使用的数据结构是Queue,顺序是从上到下,从左到右:

public List averageOfLevels(TreeNode root) {
    List ret = new ArrayList<>();
    if (root == null) return ret;
    Queue queue = new LinkedList<>();
    queue.add(root);
    while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            ret.add(node.val);
            if (node.left != null) queue.add(node.left);
            if (node.right != null) queue.add(node.right);
    }
    return ret;
}

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