【数据结构】C++对二叉树进行中序遍历（递归、迭代及Morris）

学习目标：使用c++对二叉树进行递归、迭代以及Morris的便利

问题

递归

二叉树的中序遍历：按照访问左子树——根节点——右子树的方式遍历这棵树，而在访问左子树或者右子树的时候我们按照同样的方式遍历，直到遍历完整棵树。

思路：

迭代

Morris

代码实现

#include 
#include 
#include 

using namespace std;
using std::vector;


 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) {}
  };
 

// 递归
class DiGui {
public:
    void inorder(TreeNode* root, vector<int>& res) {
        if (!root) {
            return;
        }

        inorder(root->left, res);
        cout << root->val << " ";
        res.push_back(root->val);  // 在 vector 类中作用为在 vector 尾部加入一个数据。 string中也有这个函数，作用是字符串之后插入一个字符。
        inorder(root->right, res);
    }
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        inorder(root, res);
        return res;
    }
};

// 迭代
class DieDai {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        cout << "\n" << endl;
        while (root != nullptr || !stk.empty()) {
            while (root != nullptr) {
                stk.push(root);
                root = root->left;
            }
            root = stk.top();
            stk.pop();
            cout << root->val << " ";
            res.push_back(root->val);
            root = root->right;
        }
        return res;
    }
};

// Morris算法
class Morris {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        TreeNode* predecessor = nullptr;
        cout << "\n" << endl;

        while (root != nullptr) {
            if (root->left != nullptr) {
                // predecessor 节点就是当前 root 节点向左走一步，然后一直向右走至无法走为止
                predecessor = root->left;
                while (predecessor->right != nullptr && predecessor->right != root) {
                    predecessor = predecessor->right;
                }

                // 让 predecessor 的右指针指向 root，继续遍历左子树
                if (predecessor->right == nullptr) {
                    predecessor->right = root;
                    root = root->left;
                }
                // 说明左子树已经访问完了，我们需要断开链接
                else {
                    cout << root->val << " ";
                    res.push_back(root->val);
                    predecessor->right = nullptr;
                    root = root->right;
                }
            }
            // 如果没有左孩子，则直接访问右孩子
            else {
                cout << root->val << " ";
                res.push_back(root->val);
                root = root->right;
            }
        }
        return res;
    }
};




int main()
{
    TreeNode* A = new TreeNode(1);
   /* TreeNode* B = new TreeNode(NULL);*/     // 当子树为NULL时，打印出的值为0
    TreeNode* C = new TreeNode(2);
    TreeNode* D = new TreeNode(3);
  /*  A->left = B;*/
    A->right = C;  
    C->left = D;
    DiGui digui;                             // 执行递归
    vector<int> V1 = digui.inorderTraversal(A);
     
    DieDai diedai;                           // 执行迭代
    vector<int> V2 = diedai.inorderTraversal(A);
    
    Morris morris;                           // 执行morris
    vector<int> V3 = diedai.inorderTraversal(A);
}

运行结果

参考

https://leetcode.cn/problems/binary-tree-inorder-traversal/solution/er-cha-shu-de-zhong-xu-bian-li-by-leetcode-solutio/