二叉树遍历系列--中序遍历

什么是中序遍历？

优先访问当前节点的左子树，然后访问当前节点，最后访问当前节点的右子树。

代码实现：

主要分为三部分：

1. 声明一个内部类，表示树的节点。

private class TreeNode<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

    private K key;
    private V value;
    public TreeNode<K,V> left;
    public TreeNode<K,V> right;

    public TreeNode(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    @Override
    public K getKey() {
        return key;
    }

    @Override
    public V getValue() {
        return value;
    }

    @Override
    public V setValue(V value) {
        this.value = value;
        return value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "TreeNode{" +
                "key=" + key +
                ", value=" + value +
                '}';
    }
}

2. 实现一个创建树的方法，通过对这个方法输入节点列表，生成对应的树结构。

public void createTree(List<K> keys, List<V> values) throws Exception {
    Queue<TreeNode<K,V>> queue = new LinkedList<TreeNode<K,V>>();
    // 如果两个列表大小不一样或者为空，抛出异常
    if (keys.size() != values.size() && keys.isEmpty() && values.isEmpty())
        throw new Exception("Inputs' scale are not equal.");
    // 如果root为空，创建root
    if (root == null)
        root = new TreeNode<K,V>(keys.get(0), values.get(0));
    TreeNode<K,V> p = root;
    // 创建树结构
    for (int i = 1; i < keys.size(); i ++) {
        // 如果节点为空，寻找下一个不为空的节点，回滚i的值
        if (p == null && !queue.isEmpty()) {
            p = queue.poll();
            i --;
            continue;
        }
        if (p.left == null) {
            p.left = new TreeNode<K,V>(keys.get(i), values.get(i));
            queue.offer(p.left);
        } else if (p.right == null) {
            p.right = new TreeNode<K,V>(keys.get(i), values.get(i));
            queue.offer(p.right);
        } else {
            if (!queue.isEmpty()) {
                // 如果节点有左右子树，寻找下一个节点，回滚i的值
                p = queue.poll();
                i --;
            }
        }
    }
}

3. 实现中序遍历方法。

递归版本：

// 中序遍历 递归
public void inorderRecursion(TreeNode<K,V> parent) {
    if (parent == null) return;
    inorderRecursion(parent.left);
    System.out.println(parent.toString());
    inorderRecursion(parent.right);
}

非递归版本：

先把当前节点的左子树都压栈，然后再获取右节点，再对右节点的左子树都压栈。

// 中序遍历 非递归
public void inorder() {
    if (root == null) return;
    Stack<TreeNode<K,V>> stack = new Stack<TreeNode<K,V>>();
    TreeNode<K,V> p = root;
    while (p != null) {
        stack.push(p);
        p = p.left;
        while (p == null && !stack.isEmpty()) {
            p = stack.pop();
            System.out.println(p.toString());
            p = p.right;
        }
    }
}

整个Tree类的代码（使用了泛型声明）：

package Util;

import java.util.*;

public class Tree<K,V> {

    private TreeNode<K, V> root;

    public void createTree(List<K> keys, List<V> values) throws Exception {
        Queue<TreeNode<K,V>> queue = new LinkedList<TreeNode<K,V>>();
        // 如果两个列表大小不一样或者为空，抛出异常
        if (keys.size() != values.size() && keys.isEmpty() && values.isEmpty())
            throw new Exception("Inputs' scale are not equal.");
        // 如果root为空，创建root
        if (root == null)
            root = new TreeNode<K,V>(keys.get(0), values.get(0));
        TreeNode<K,V> p = root;
        // 创建树结构
        for (int i = 1; i < keys.size(); i ++) {
            // 如果节点为空，寻找下一个不为空的节点，回滚i的值
            if (p == null && !queue.isEmpty()) {
                p = queue.poll();
                i --;
                continue;
            }
            if (p.left == null) {
                p.left = new TreeNode<K,V>(keys.get(i), values.get(i));
                queue.offer(p.left);
            } else if (p.right == null) {
                p.right = new TreeNode<K,V>(keys.get(i), values.get(i));
                queue.offer(p.right);
            } else {
                if (!queue.isEmpty()) {
                    // 如果节点有左右子树，寻找下一个节点，回滚i的值
                    p = queue.poll();
                    i --;
                }
            }
        }
    }

    public TreeNode<K,V> getRoot() {
        return root;
    }

    // 中序遍历 递归
    public void inorderRecursion(TreeNode<K,V> parent) {
        if (parent == null) return;
        inorderRecursion(parent.left);
        System.out.println(parent.toString());
        inorderRecursion(parent.right);
    }

    // 中序遍历 非递归
    public void inorder() {
        if (root == null) return;
        Stack<TreeNode<K,V>> stack = new Stack<TreeNode<K,V>>();
        TreeNode<K,V> p = root;
        while (p != null) {
            stack.push(p);
            p = p.left;
            while (p == null && !stack.isEmpty()) {
                p = stack.pop();
                System.out.println(p.toString());
                p = p.right;
            }
        }
    }

    private class TreeNode<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

        private K key;
        private V value;
        public TreeNode<K,V> left;
        public TreeNode<K,V> right;

        public TreeNode(K key, V value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

        @Override
        public K getKey() {
            return key;
        }

        @Override
        public V getValue() {
            return value;
        }

        @Override
        public V setValue(V value) {
            this.value = value;
            return value;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "TreeNode{" +
                    "key=" + key +
                    ", value=" + value +
                    '}';
        }
    }
}

测试代码：

使用Junit进行测试，测试代码如下：

@Test
public void inorderTest() throws Exception {
    List<Integer> keys = new ArrayList<Integer>();
    List<String> values = new ArrayList<String>();
    for (int i = 0; i < 10; i ++) {
        keys.add(i);
        values.add(i + "");
    }
    Tree<Integer, String> tree = new Tree<Integer, String>();
    tree.createTree(keys, values);
    tree.inorderRecursion(tree.getRoot());
    tree.inorder();
}

创建的树的结构：

测试结果：

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