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二叉树后序遍历算法多种实现傻傻分不清楚

2024-04-07  本文已影响0人  程序员小迷

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1.介绍

二叉树的后序遍历是一种遍历二叉树的策略,按照"左子树-》右子树-》根节点"的顺序访问节点的子树或根节点。具体来说,后序遍历首先访问左子树,然后访问右子树,最后访问根节点。

这种遍历方式在编程中可以通过递归或非递归的方式进行实现。

通常来说,递归算法较容易理解,但可能会造成栈溢出,而非递归算法较难理解。

以下用代码实现后序遍历。

2.代码

以下以Java编程语言为例。

1)二叉树节点的数据结构定义如下:

class TreeNode {

    int value;

    TreeNode left;

    TreeNode right;

    TreeNode(int value) {

        this.value = value;

    }

}

2)后序遍历递归算法代码

public void postOrderTraversalRecursive(TreeNode root){

//若root节点为空,则子遍历完成

        if(null==root){

            return ;

        }

//先递归遍历左子树

        postOrderTraversalRecursive(root.left);

//再递归遍历右子树

        postOrderTraversalRecursive(root.right);

//最后访问根节点

        System.out.println(root.value);

}

3)后序遍历非递归算法代码(单栈法)

可以使用栈来模拟递归过程。此例只用到了一个栈,所以叫做单栈法。

后序遍历与前序遍历和中序遍历存在差异。即我们在访问左子树之后需要访问右子树,然后才能再访问根节点,所以我们的根节点不能在访问左子树之后出栈,而是需要继续访问右子树,当我们右子树访问完成之后再出栈。

public void postOrderTraversalNonRecursive(TreeNode root)

{

//存储遍历过程中的需要继续处理的临时节点

    Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();

//保存临时根节点,从root开始

    TreeNode node =root;

//保存上次访问的节点,从root开始

    TreeNode lastVisit = root;

//临时节点不为空或者栈不为空时需要继续处理

    while(null != node || !stack.empty())

    {

        while(null != node){

//存储临时节点到栈中

            stack.push(node);

//继续遍历左子树

            node = node.left;

        }

        //查看当前栈顶元素

        node = stack.peek();

        //如果当前栈顶元素的右子树为空,或者右子树已经被访问,则说明左右节点都访问完成了

        //则可以直接输出当前节点的值

        if(null == node.right || node.right==lastVisit){

//左子树与右子树都访问完成后输出当前根节点的值

            System.out.println(node.value+" ");

//当前节点已处理完成,从栈中弹出,继续下一轮遍历

            stack.pop();

//更新上次访问的节点

            lastVisit=node;

//左子树右子树根节点都访问完毕后,将临时节点置空,从而从栈中处理下一个节点

            node=null;

        }else{

            //右子树尚未被访问,则继续遍历右子树

            node=node.right;

        }

    }

}

4)后序遍历非递归算法代码(双栈法)

由于后序遍历的输出顺序是左->右->根,倒过来就是根->右->左。因此利用栈(先进后出FILO,与正常顺序是反的)的性质,只需要按照根->右->左的访问顺序访问一次,并存入栈中,最后从栈顶输出所有栈节点就可以了。

算法需要两个栈,一个是正常遍历需要的栈,一个是存储倒过来的元素的栈,所以也叫双栈法。

public static void postOrderTraversalNonRecursive2Stack(TreeNode root) {

  //后序遍历中存储正常访问顺序的栈

  Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();

  //后序遍历中存储逆向访问顺序的栈

  Stack<TreeNode> output = new Stack<TreeNode>();

  TreeNode node = root;

  //判断是否还有节点需要处理

  while (null != node || !stack.isEmpty()) {

  if (null != node) {

  //先访问根节点,压入栈中

  stack.push(node);

  output.push(node);

  //再访问右子节点

  node = node.right;

  } else {

  //再访问左子节点

  node = stack.pop();

  node = node.left;

  }

  }

//从栈顶开始输出栈里元素的值,即输出正常访问顺序栈stack的倒序结果output栈,即为最终结果

  while (output.size() > 0) {

  TreeNode n = output.pop();

  System.out.print(n.value + " ");

  }

}

5)后序遍历非递归算法代码(Stack+Deque,即栈+双向队列法)

算法的数据结构里,一个存储正常遍历需要的栈,一个存储最终输出的元素双端队列列表,所以也叫栈+双向队列法。

public List<TreeNode> postOrderTraversalNonRecursiveStackDeque(TreeNode root) {

//保存计算出的最终结果列表

LinkedList<TreeNode> result = new LinkedList<>();

//若root节点为空,则遍历完成

if (null == root) {

return result;

}

//后序遍历中存储正常访问顺序的栈

Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();

//压入根节点到栈中

stack.push(root);

//存储当前节点

TreeNode curNode;

//若栈中有数据,则继续处理

while(!stack.isEmpty()) {

//获取当前栈顶元素

curNode = stack.pop();

//将栈顶元素插入到结果列表LinkedList的头部

result.addFirst(curNode.value);

if (null != curNode.left) {

//压入左子节点到栈中

stack.push(curNode.left);

}

if (null != curNode.right) {

//压入右子节点到栈中

stack.push(curNode.right);

}

}

return result;

}


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