精选力扣500题第55题 LeetCode 144. 二叉树的前序遍历c++/java详细题解

Posted 2021-08-02 林深时不见鹿

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了精选力扣500题第55题 LeetCode 144. 二叉树的前序遍历c++/java详细题解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1、题目

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的前序遍历。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

示例 4：

输入：root = [1,2]
输出：[1,2]

示例 5：

输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]

提示：

树中节点数目在范围 [0, 100] 内
-100 <= Node.val <= 100

进阶： 递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

2、思路1

(递归) $O (n)$

二叉树前序遍历的顺序为：根->左->右

时间复杂度分析： $O (n)$ ，其中 n是二叉树的节点数。每一个节点恰好被遍历一次。

3、c++代码1

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> res;
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        dfs(root);
        return res;
    }
    void dfs(TreeNode* root)
    {
        if(!root) return ;
        res.push_back(root->val);
        dfs(root->left);
        dfs(root->right);
    }
};

4、java代码1

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode() {}
 *     TreeNode(int val) { this.val = val; }
 *     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
 *         this.val = val;
 *         this.left = left;
 *         this.right = right;
 *     }
 * }
 */
class Solution {
    List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        dfs(root);
        return res;
    }
    public void dfs(TreeNode root)
    {
        if(root == null) return ;
        res.add(root.val);
        dfs(root.left);
        dfs(root.right);
    }
}

5、思路2

(迭代） $O (n)$

递归算法很简单，这里我们更深一步，考虑迭代算法。

迭代算法的本质是模拟递归，只不过递归使用了系统栈，而在迭代算法中我们使用stack模拟系统栈。

迭代算法中，对于二叉树中的当前节点（根节点）：

1、将当前节点压入栈中，并记录到答案中。
2、如果当前节点还有左儿子的话，继续将其左儿子压入栈中。
3、重复上述过程，直到最后一个节点没有左儿子为止。

这样，我们就将当前节点（根节点）和它的左侧子节点全部访问完毕了（相当于我们已经访问了根节点和左子树节点），栈中存放着当前节点和它的全部左侧子节点。接下来我们该要去访问当前节点的右子树了，由于栈是先进后出的，此时栈顶元素的右子节点就是前序遍历的下一个要遍历的节点，因此：

1、取出栈顶元素的右子节点。
2、当前栈顶元素已经访问完毕，我们将其弹出。
3、如果当前栈顶元素的右子节点不为空，我们继续将其当成当前节点，重复对当前节点的处理过程。

6、c++代码2

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> stk;
        while (root || stk.size()) {
            while (root) {
                res.push_back(root->val); //访问当前节点（根节点）
                stk.push(root);
                root = root->left; //访问左子树
            }
            root = stk.top()->right; //访问右子树
            stk.pop();
        }
        return res;
    }
};

7、java代码2

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        Stack<TreeNode> stk = new Stack<TreeNode>();
        while(root != null || !stk.isEmpty())
        {
            while(root != null)
            {
                res.add(root.val);
                stk.add(root);
                root = root.left;
            }
            root = stk.pop();
            root = root.right;
        }
        return res;
    }
}