LeetCode 297 二叉树的序列化与反序列化[BFS 二叉树] HERODING的LeetCode之路

Posted 2021-07-03 HERODING23

解题思路
二叉树的序列化和反序列化的过程，其实就是二叉树的遍历和恢复，遍历大家都知道，二叉树的遍历通常分为前序，中序，后序，而只有前序+中序或者中序+后序才能唯一确认二叉树，但是这样太麻烦了。一个更为简便的方法就是把null节点也放进去，这样所有的二叉树都变成完全二叉树，这样如果通过广度优先遍历，就可以直接确认一个二叉树，那么本体的思路就特别清晰了。
序列化部分：

1. 利用队列广度优先遍历二叉树；
2. 所遍历到的无论是否空的节点都加入到string中，空节点用null标记，节点之间用，分割。
3. 最终得到的string是序列化的结果。

反序列化部分：

1. 通过序列化得到的广度优先遍历的字符串，寻找有值节点；
2. 有值的节点与子节点有这样的关系，如有值节点的序号为i（注意是有值的节点的序列），左右子节点在BFS字符串中的序号为 i * 2 + 1、 i * 2 + 2；
3. 先把根节点放入队列中，再弹出，如果其左右节点有值则新建子树并放入队列中，如此进行直到队列为空，说明所有的节点已经遍历完成了。

其他一些细节如字符串与Int型的转换请看代码的注释，代码如下：

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Codec {
public:
    // Encodes a tree to a single string.
    string serialize(TreeNode* root) {
        string res;
        // 如果根为空
        if(root == nullptr) {
            return res;
        } 
        queue<TreeNode*> q;
        q.push(root);
        while(!q.empty()) {
            TreeNode* demo = q.front();
            q.pop();
            if(demo != nullptr) {
                res += to_string(demo -> val) + ",";
                q.push(demo -> left);
                q.push(demo -> right);
            } else {
                res += "null,";
            }
        }
        return res;
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    TreeNode* deserialize(string data) {
        if(data == "") {
            return nullptr;
        }
        vector<string> vals;
        // 分割字符串
        string s;
        for(int i = 0; i < data.size(); i ++) {
            if(data[i] == ',') {
                vals.push_back(s);
                s = "";
            } else {
                s += data[i];
            }
        }
        TreeNode* root = new TreeNode(atoi(vals[0].c_str()));
        queue<TreeNode*> q;
        q.push(root);
        // 标记当前根的位置
        int i = 0;
        while(!q.empty()) {
            TreeNode* demo = q.front();
            q.pop();
            // 有左节点
            if(vals[i * 2 + 1] != "null") {
                demo -> left = new TreeNode(atoi(vals[i * 2 + 1].c_str()));
                q.push(demo -> left);
            }
            // 有右节点
            if(vals[i * 2 + 2] != "null") {
                demo -> right = new TreeNode(atoi(vals[i * 2 + 2].c_str()));
                q.push(demo -> right);
            }
            i ++;
        }
        return root;
    }
};

// Your Codec object will be instantiated and called as such:
// Codec codec;
// codec.deserialize(codec.serialize(root));