leetcode刷题day13|二叉树Part01（递归遍历、迭代遍历、统一迭代、层序遍历）

递归遍历

思路：使用递归的方式比较简单。
1、递归函数的传参：因为最后输出一个数组，所以需要传入根节点和一个容器，本来想写数组，但发现长度不能确定，所以选择list。
2、终止条件：当访问的节点为空时，return
3、递归函数的逻辑：先访问一个节点，递归访问其他节点

144.二叉树的前序遍历

代码如下：

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        preorder(root,result);
        return result;
    }
    public void preorder(TreeNode root,List<Integer> result){
        if(root==null) return;
        result.add(root.val);
        preorder(root.left,result);
        preorder(root.right,result);
    }
}

145.二叉树的后序遍历

class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        postOrder(root,result);
        return result;
    }
    public void postOrder(TreeNode root,List result){
        if(root==null) return;
        postOrder(root.left,result);
        postOrder(root.right,result);
        result.add(root.val);
    }
}

94.二叉树的中序遍历

class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        inOrder(root,result);
        return result;
    }
    public void inOrder(TreeNode root,List result){
        if(root==null) return;
        inOrder(root.left,result);
        result.add(root.val);
        inOrder(root.right,result);
    }
}

迭代遍历

先序遍历

思路：由于先序遍历是中左右，现将根节点入栈。设置循环判断栈是否为空。弹出根节点并记录val，依次判断右节点和左节点是否为空，不为空则入栈。这样第二次循环就会先弹出左节点，对左节点进行记录和进一步判断。
即先序遍历顺序：中-左-右；入栈顺序中-右-左
代码如下：

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        if(root==null){
            return result;
        }
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            TreeNode cur=stack.pop();
            result.add(cur.val);
            if(cur.right!=null){
                stack.push(cur.right);
            }
            if(cur.left!=null){
                stack.push(cur.left);
            }
        }
        return result;
    }
}

中序遍历

思路：由于中序遍历是左中右，所以需要不断的查找左节点。先建立一个指针指向根节点，判断指针或栈不为空时进入循环，当当前指针不为空时，将指针节点入栈，并使指针指向该节点的左节点，当当前节点为空但栈不为空时，弹出栈头节点并记录val，将右节点入栈。重复循环。
代码如下：

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

后序遍历

思路：先序遍历得到的结果是中左右，只需修改先序遍历代码得到中右左，再将结果反转即为后序遍历想要的结果。

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

如果直接进行后序遍历，会比较麻烦。
第一步需要先见一个指针和循环将左节点全部入栈，之后弹出栈顶元素，判断栈顶元素的右孩子是否为空或者之前已经访问过（这里需要建立一个指针pre记录之前处理过的右孩子），如果成立则记录该节点，并将该节点记为pre，令node为null；否则需要将该节点重新放回栈中，并将指针指向他的右孩子。
代码如下：

class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        if(root==null){
            return result;
        }
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        TreeNode node=root;
        TreeNode pre=null;
        while(node!=null || !stack.isEmpty()){
            while(node!=null){
                stack.push(node);
                node=node.left;
            }
            node=stack.pop();
            if(node.right==null || node.right==pre){
                result.add(node.val);
                pre=node;
                node=null;
            }else{
                stack.push(node);
                node=node.right;
            }
        }
        return result;
    }
}

统一迭代

思路：采用标记法对在将节点入栈时对需要处理的节点进行标记，即在处理的节点放入栈之后，紧接着放入一个空指针作为标记。
每种遍历都在中间节点的后面放入null，但是由于遍历顺序不同，所以存入中间节点的顺序也不同。先序遍历希望得到的结果是中左右，所以入栈顺序是右左中null；中序遍历希望得到的结果是左中右，所以入栈顺序是右中null左；后序遍历希望得到的结果是左右中，所以入栈顺序是中null右左。
代码如下

先序遍历

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        if(root==null) return result;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            TreeNode node=stack.pop();
            if(node!=null){
                //先放右节点
                if(node.right!=null) stack.push(node.right);
                if(node.left!=null) stack.push(node.left);
                //最后放中间节点
                stack.push(node);
                //存入null
                stack.push(null);
            }else{
                node=stack.pop();
                result.add(node.val);
            }
        }
        return result;
    }
}

中序遍历

class Solution {
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        if(root==null) return result;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            TreeNode node=stack.pop();
            if(node!=null){
                //先放右节点
                if(node.right!=null) stack.push(node.right);
                //再放中间节点
                stack.push(node);
                //存入null
                stack.push(null);
                //最后放左节点
                if(node.left!=null) stack.push(node.left);
            }else{
                node=stack.pop();
                result.add(node.val);
            }
        }
        return result;
    }
}

后序遍历

class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> result=new ArrayList<>();
        if(root==null) return result;
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<>();
        stack.push(root);
        while(!stack.isEmpty()){
            TreeNode node=stack.pop();
            if(node!=null){
                //先放中间节点
                stack.push(node);
                //存入null
                stack.push(null);
                //再放右节点
                if(node.right!=null) stack.push(node.right);
                //最后放左节点
                if(node.left!=null) stack.push(node.left);
            }else{
                node=stack.pop();
                result.add(node.val);
            }
        }
        return result;
    }
}

层序遍历

思路：借助队列先进先出，一层层遍历。可以通过队列的长度来判断某一层是否遍历完成，每次pull长度减一。掌握队列方法，代码实现就比较简单了

102.二叉树的层序遍历

代码如下：

class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result=new ArrayList<>();
        if(root==null) return result;
        Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            int len=queue.size();
            List<Integer> levelResult=new ArrayList<>();
            while(len>0){
                TreeNode node=queue.poll();
                levelResult.add(node.val);
                if(node.left!=null) queue.offer(node.left);
                if(node.right!=null) queue.offer(node.right);
                len--;
            }
            result.add(levelResult);
        }
        return result;
    }
}

递归方法思路：1、终止条件：节点为null时返回；2、传入的参数：一个记录深度的变量deep，每次调用递归函数时传入节点、deep和result；3、递归函数逻辑：每次调用deep深度加一，当result列表中的元素值小于deep时新建一个每层的list列表添加到result列表。获取result列表中下标为当前层数-1的list列表加入当前节点的val。分别对该节点的左右孩子调用递归函数。
代码如下：

 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> result=new ArrayList<>();
        lOrder(root,0,result);
        return result;
    }
    public void lOrder(TreeNode root,int deep,List<List<Integer>> result){
        if(root==null) return;
        deep++;
        while(result.size()<deep){
            List<Integer> levelResult=new ArrayList<>();
            result.add(levelResult);
        }
        result.get(deep-1).add(root.val);
        lOrder(root.left,deep,result);
        lOrder(root.right,deep,result);
    }
}

层序遍历还有一些题，可能会在之后另出帖子一起写。。。