【数据结构】二叉树篇|超清晰图解和详解：二叉树的序列化和反序列化

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一、核心

• 序列化:本质就是二叉树的遍历，就那么几个：前序、中序、后序、层序。而序列化只不过就是在遍历到节点时，把它记录下来，空节点也是节点，也要记录（一般就是#)。
• 反序列化:字符串构建二叉树，本质是子问题，也就是递归。

其实在前面纲领篇就（【数据结构】二叉树篇| 纲领&思路01+刷题)过，序列化的本质就是第一种解题思路——遍历一遍二叉树即可解题；反序列化是第二种解题思路——需要递归，利用子问题来构建二叉树。所谓的序列化和反序列，只不过也是唬人的名头罢了。

二、题目

297. 二叉树的序列化与反序列化

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Codec {

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {
        
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        
    }
}

// Your Codec object will be instantiated and called as such:
// Codec ser = new Codec();
// Codec deser = new Codec();
// TreeNode ans = deser.deserialize(ser.serialize(root));

注意：序列化的具体格式没有要求，下面统一按照这种格式：1,2,#,4,#,#,3,#,#,

2.1:前序遍历

• 前序遍历_序列化

	String SEP = ",";//分隔符，用来分隔每个节点
    String NULL = "#";//表示当前节点为null

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();//用来装字符串的容器
        //遍历函数
        serialize(root, sb);
        return sb.toString();
    }
    public void serialize(TreeNode root, StringBuilder sb){
        //进行前序遍历
        if (root == null){
            sb.append(NULL).append(SEP);
        }
        /*******前序位置 */
        sb.append(root.val).append(SEP);
        /****************/
        serialize(root.left, sb);
        serialize(root.right, sb);
    }

PS：一般语境下，单单前序遍历结果是不能还原二叉树结构的，因为缺少空指针的信息，至少要得到前、中、后序遍历中的两种才能还原二叉树。但是这里的 node 列表包含空指针的信息，所以只使用 node 列表就可以还原二叉树。

• 前序遍历_反序列化

	 // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        //用来存储前序序列及其节点，方便逐个拿出构建二叉树
        LinkedList<String> nodes = new LinkedList<>();
        for (String node : data.split(SEP)){
            nodes.addLast(node);
        }
        return deserialize(nodes);
    }
    public TreeNode deserialize(LinkedList<String> nodes){

        if(nodes.isEmpty()){
            return null;
        }
        /****** 前序遍历位置 ******/
        // 列表最左侧就是根节点
        String first = nodes.removeFirst();
        if (first.equals(NULL)) return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(first));//不为空，构建根节点
        /*********************** */
        root.left = deserialize(nodes);
        root.right = deserialize(nodes);

        return root;
    }

至于其他遍历的解法，本质还是一样，序列化的本质就是遍历二叉树，反序列化的本质就是构建子问题，这里就不一一详解。

2.2：完整代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Codec {
    String SEP = ",";//分隔符，用来分隔每个节点
    String NULL = "#";//表示当前节点为null

    // Encodes a tree to a single string.
    public String serialize(TreeNode root) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();//用来装字符串的容器
        //遍历函数
        serialize(root, sb);
        return sb.toString();
    }
    public void serialize(TreeNode root, StringBuilder sb){
        //进行前序遍历
        if (root == null){
            sb.append(NULL).append(SEP);
            return;
        }
        /*******前序位置 */
        sb.append(String.valueOf(root.val)).append(SEP);
        /****************/
        serialize(root.left, sb);
        serialize(root.right, sb);
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        //用来存储前序序列及其节点，方便逐个拿出构建二叉树
        LinkedList<String> nodes = new LinkedList<>();
        for (String node : data.split(SEP)){
            nodes.addLast(node);
        }
        return deserialize(nodes);
    }
    public TreeNode deserialize(LinkedList<String> nodes){

        if(nodes.isEmpty()){
            return null;
        }
        /****** 前序遍历位置 ******/
        // 列表最左侧就是根节点
        String first = nodes.removeFirst();
        if (first.equals(NULL)) return null;
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(first));//不为空，构建根节点
        /*********************** */
        root.left = deserialize(nodes);
        root.right = deserialize(nodes);

        return root;
    }
}

// Your Codec object will be instantiated and called as such:
// Codec ser = new Codec();
// Codec deser = new Codec();
// TreeNode ans = deser.deserialize(ser.serialize(root));

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