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java中的遞歸怎么利用二叉樹實現?很多新手對此不是很清楚,為了幫助大家解決這個難題,下面小編將為大家詳細講解,有這方面需求的人可以來學習下,希望你能有所收獲。
如圖二叉樹:
二叉樹結點結構
public class TreeNode { int val; TreeNode left; TreeNode right; TreeNode(int x){ val=x; } @Override public String toString(){ return "val: "+val; } }
訪問函數
public void visit(TreeNode node){ System.out.print(node.val+" "); }
前序遍歷
對于圖中二叉樹而言其前序遍歷結果為:6 2 0 1 4 5 8 9
二叉樹的前序遍歷即先遍歷根結點再遍歷左結點最后遍歷右結點,使用遞歸如下:
/** * 遞歸先序遍歷 * */ public void preOrderRecursion(TreeNode node){ if(node==null) //如果結點為空則返回 return; visit(node);//訪問根節點 preOrderRecursion(node.left);//訪問左孩子 preOrderRecursion(node.right);//訪問右孩子 }
非遞歸:
利用棧來實現二叉樹的先序非遞歸遍歷
/** * 非遞歸先序遍歷二叉樹 * */ public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) { List<Integer> resultList=new ArrayList<>(); Stack<TreeNode> treeStack=new Stack<>(); if(root==null) //如果為空樹則返回 return resultList; treeStack.push(root); while(!treeStack.isEmpty()){ TreeNode tempNode=treeStack.pop(); if(tempNode!=null){ resultList.add(tempNode.val);//訪問根節點 treeStack.push(tempNode.right); //入棧右孩子 treeStack.push(tempNode.left);//入棧左孩子 } } return resultList; }
更新:評論里有人說不理解非遞歸的先序遍歷,其實你舉個例子,然后畫個圖就可以理解了,以上圖中的二叉樹為例,先將6入棧,此時List為空,Stack只有一個元素6,進入while循環,彈出棧頂加入List,將6的右孩子和左孩子入棧,此時Stack從棧底到棧頂元素為8,2,List元素為6,由于棧不為空,進入while循環,彈出棧頂2,將2加入List,同時將2的右孩子和左孩子分別入棧,此時Stack從棧底到棧頂的元素為8,4,0, List的元素為6,2,由于棧不為空再次進入while循環…依次下去,彈出0加入List,入棧1,null,此時Stack從棧底到棧頂為8,4,1,null,List為6,2,0,彈出null為空繼續彈出1,如此下去就可以了…
中序遍歷
對于二叉樹的中序遍歷,即先訪問左結點再訪問根節點最后訪問右結點
遞歸方法如下:
/** * 遞歸中序遍歷 * */ public void preOrderRecursion(TreeNode node){ if(node==null) //如果結點為空則返回 return; preOrderRecursion(node.left);//訪問左孩子 visit(node);//訪問根節點 preOrderRecursion(node.right);//訪問右孩子 }
非遞歸:
在上圖中的二叉樹,其中序遍歷為:0 1 2 4 5 6 8 9
可以看到,二叉樹的中序遍歷如下:
先將根節點入棧,
一直往其左孩子走下去,將左孩子入棧,直到該結點沒有左孩子,則訪問這個結點,如果這個結點有右孩子,則將其右孩子入棧,重復找左孩子的動作,這里有個要判斷結點是不是已經被訪問的問題。
非遞歸中序遍歷(效率有點低),使用map(用set貌似更合理)來判斷結點是否已經被訪問
/** * 非遞歸中序遍歷 * */ public List<Integer> inorderTraversalNonCur(TreeNode root) { List<Integer> visitedList=new ArrayList<>(); Map<TreeNode,Integer> visitedNodeMap=new HashMap<>();//保存已訪問的節點 Stack<TreeNode> toBeVisitedNodes=new Stack<>();//待訪問的節點 if(root==null) return visitedList; toBeVisitedNodes.push(root); while(!toBeVisitedNodes.isEmpty()){ TreeNode tempNode=toBeVisitedNodes.peek(); //注意這里是peek而不是pop while(tempNode.left!=null){ //如果該節點的左節點還未被訪問,則需先訪問其左節點 if(visitedNodeMap.get(tempNode.left)!=null) //該節點已經被訪問(不存在某個節點已被訪問但其左節點還未被訪問的情況) break; toBeVisitedNodes.push(tempNode.left); tempNode=tempNode.left; } tempNode=toBeVisitedNodes.pop();//訪問節點 visitedList.add(tempNode.val); visitedNodeMap.put(tempNode, 1);//將節點加入已訪問map if(tempNode.right!=null) //將右結點入棧 toBeVisitedNodes.push(tempNode.right); } return visitedList; }
Discuss中有人給出更簡潔的方法
public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>(); TreeNode cur = root; while(cur!=null || !stack.empty()){ while(cur!=null){ stack.add(cur); cur = cur.left; } cur = stack.pop(); list.add(cur.val); cur = cur.right; } return list; }
后序遍歷
遞歸代碼就不貼了
如果之前的非遞歸中序遍歷使用map的方法理解后,后序遍歷的話我們也可以使用一個map來保存那些已經被訪問的結點,后序遍歷即先訪問左孩子再訪問右孩子最后訪問根結點。
非遞歸代碼:
/** * 非遞歸后序遍歷 * */ public List<Integer> postOrderNonCur(TreeNode root){ List<Integer> resultList=new ArrayList<>(); if(root==null) return resultList; Map<TreeNode,Integer> visitedMap=new HashMap<>(); Stack<TreeNode> toBeVisitedStack=new Stack<>(); toBeVisitedStack.push(root); while(!toBeVisitedStack.isEmpty()){ TreeNode tempNode=toBeVisitedStack.peek(); //注意這里是peek而不是pop if(tempNode.left==null && tempNode.right==null){ //如果沒有左右孩子則訪問 resultList.add(tempNode.val); visitedMap.put(tempNode, 1); toBeVisitedStack.pop(); continue; }else if(!((tempNode.left!=null&&visitedMap.get(tempNode.left)==null )|| (tempNode.right!=null && visitedMap.get(tempNode.right)==null))){ //如果節點的左右孩子均已被訪問 resultList.add(tempNode.val); toBeVisitedStack.pop(); visitedMap.put(tempNode, 1); continue; } if(tempNode.left!=null){ while(tempNode.left!=null && visitedMap.get(tempNode.left)==null){//左孩子沒有被訪問 toBeVisitedStack.push(tempNode.left); tempNode=tempNode.left; } } if(tempNode.right!=null){ if(visitedMap.get(tempNode.right)==null){//右孩子沒有被訪問 toBeVisitedStack.push(tempNode.right); } } } return resultList; }
Discuss中有人給出了一個”巧“的方法,即先采用類似先序遍歷,先遍歷根結點再右孩子最后左孩子(先序是先根結點再左孩子最后右孩子),最后把遍歷的序列逆轉即得到了后序遍歷
public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) { Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>(); stack.push(root); List<Integer> ret = new ArrayList<>(); while (!stack.isEmpty()) { TreeNode node = stack.pop(); if (node != null) { ret.add(node.val); stack.push(node.left); stack.push(node.right); } } Collections.reverse(ret); return ret; }
層序遍歷
層序遍歷也即寬度優先搜索,一層一層搜索,非遞歸代碼如下:
public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) { List<List<Integer>> resultList=new ArrayList<>(); int levelNum=0;//記錄某層具有多少個節點 Queue<TreeNode> treeQueue=new LinkedList<>(); treeQueue.add(root); while(!treeQueue.isEmpty()){ levelNum=treeQueue.size(); List<Integer> levelList=new ArrayList<>(); while(levelNum>0){ TreeNode tempNode=treeQueue.poll(); if(tempNode!=null){ levelList.add(tempNode.val); treeQueue.add(tempNode.left); treeQueue.add(tempNode.right); } levelNum--; } if(levelList.size()>0) resultList.add(levelList); } return resultList; }
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