前序遍历、中序遍历、后序遍历-morris

前序遍历

前序遍历：中 -> 左子树 -> 右子树

非递归的遍历-stack

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

morris

空间复杂度为O(1)

public List preorderTraversal(TreeNode root) {
        List res = new ArrayList();
        if (root == null) {
            return res;
        }
        TreeNode cur = root;
        while (cur != null) {
            // 左子树不为null，优先处理
            if (null != cur.left) {
                TreeNode leftMaxRight = cur.left;
                while (leftMaxRight.right != null && leftMaxRight.right != cur) {
                    leftMaxRight = leftMaxRight.right;
                }
                // leftMaxRight为叶子结点，right==null表示 要续上；否则表示 已经处理完，要恢复
                if (leftMaxRight.right == null) {
                    res.add(cur.val);
                    // 续上 连接，指向中序排序下一个结点：leftMaxRight若为左子树，则right=parent; 若为右子树，则right = 所在树的root.root
                    leftMaxRight.right = cur;
                    cur = cur.left;
                    continue;
                } else {
                    // leftMaxRight为叶子结点，将续上的连接 恢复null值
                    leftMaxRight.right = null;
                }
            } else {
                // 1) 非叶子结点，左子树为null，直接添加cur，再处理其右子树
                // 2) 叶子结点，右子树 为 续上 的连接，指向中序排序下一个结点
                res.add(cur.val);
            }
            // 1）cur及其左子树 处理完后，处理右子树
            // 2）cur为叶子节点时，cur.right为 其 中序 遍历的 下一个节点
            cur = cur.right;
        }
        return res;
    }

遍历时续上的连接 如下所示，指向 中序遍历 的下一个结点，node5.right=node1, node4.right = node2

1: 5->1, 输出1，进入2
2: 4->2, 输出2，进入4
4: 输出4，进入2

2: 断开 4->2, 进入5
5:输出5，进入1

1: 断开5->1， 进入3
3: 6->3, 输出3，进入6
6: 输出6，进入3
3: 断开6->3, 进入7
7: 输出7
最终序列为：1、2、4、5、3、6、7

力扣上的题目：
https://leetcode.cn/problems/binary-tree-preorder-traversal/solutions/461821/er-cha-shu-de-qian-xu-bian-li-by-leetcode-solution/?company_slug=meituan

后序遍历

左子树 -> 右子树 -> root

morris

public List postorderTraversal(TreeNode root) {
        List res = new ArrayList<>();
        if (null == root) {
            return res;
        }
        TreeNode cur = root;
        while (null != cur) {
            if (null != cur.left) {
                TreeNode leftMaxRight = cur.left;
                while (leftMaxRight.right != null && leftMaxRight.right != cur) {
                    leftMaxRight = leftMaxRight.right;
                }
                if (leftMaxRight.right == null) {
                    // 续上, 中序遍历的下一个结点
                    leftMaxRight.right = cur;
                    cur = cur.left;
                    continue;
                } else {
                    // 将续上的干掉
                    leftMaxRight.right = null;
                    // 叶子结点 在 第2次遍历到其parent时，才会处理
                    addNodeRight(res, cur.left);
                }
            } 
            cur = cur.right;
        }
        // 处理最后的右子树横线
        addNodeRight(res, root);
        return res;
    }
    // 处理node开始的右子树 线
    public void addNodeRight(List res, TreeNode node) {
        int left = res.size();
        while (null != node) {
            res.add(node.val);
            node = node.right;
        }
        int right = res.size() - 1;
        // left为第一个插入位置，right为最后插入位置
        // 将left和right范围内 倒转
        while (left < right) {
            int tmp = res.get(left);
            res.set(left, res.get(right));
            res.set(right, tmp);
            left++;
            right--;
        }
    }

leetcode题目地址：https://leetcode.cn/problems/binary-tree-postorder-traversal/submissions/?company_slug=meituan

中序遍历-morris

参考前序遍历

public List inorderTraversal(TreeNode root) {
       List res = new ArrayList();
        if (root == null) {
            return res;
        }
        TreeNode cur = root;
        while (cur != null) {
            if (null != cur.left) {
                TreeNode leftMaxRight = cur.left;
                while (leftMaxRight.right != null && leftMaxRight.right != cur) {
                    leftMaxRight = leftMaxRight.right;
                }
                if (leftMaxRight.right == null) {
                    leftMaxRight.right = cur;
                    cur = cur.left;
                    continue;
                } else {
                    // 前序遍历 cur在if放入 res；中序遍历在else里面加入
                    res.add(cur.val);
                    leftMaxRight.right = null;
                }
            } else {
                res.add(cur.val);
            }
            cur = cur.right;
        }
        return res;
    }