写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


题目描述


写出二叉树的深度优先先序遍历,中序遍历和后序遍历。


写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历


题目解析


二叉树是每一个节点最多有两个子节点的树,也是最常用的树的结构,一般面试里边出现的都是二叉树。举个例子,下面这个树就是二叉树:

写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历

每一个节点要么有两个子节点,要么有一个子节点,要么没有子节点。没有子节点的节点叫做叶子节点,有子节点的节点叫做根节点。本例中根节点有1 2 3 6四个,叶子节点是4 5 8 7这四个。

对于这个树,最开始是1,1的左边是2,1的右边是3;2的左边是4,2的右边是5;4的左右都是None,5的左右都是None;3的左边是6,3的右边是7;6的左边是None,6的右边是8;8的左右都是None,7的左右都是None。我们先用程序写一下这个树的结构。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8


对于树的遍历,大类有两种,深度优先和广度优先,今天写深度优先。

深度优先是先往深了找,也就是竖着找,对于上面的例子,就是先找124,然后5,然后368,然后7,大概是下图这样的一个顺序。

写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历

广度优先是横着找,大概是下图这样的一个顺序。

写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历

深度优先又分为三种情况:1.先序遍历  2.中序遍历  3.后序遍历。

1、先序遍历。先序遍历是指,对于树,先遍历该树的根节点,然后是左子树,然后是右子树。对于本例来说,顺序就是1 2 4 5 3 6 8 7。

2、中序遍历。中序遍历是指,对于树,先遍历该树的左子树,然后是根节点,然后是右子树。对于本例来说,顺序就是4 2 5 1 6 8 3 7。

3、后序遍历。后序遍历是指,对于树,先遍历该树的左子树,然后是右子树,然后是根节点对于本例来说,顺序就是4 5 2 8 6 7 3 1。


由于树的结构是一层一层的,就像套娃一样,所以自然而然地,我们想到了用递归的形式来解决问题,我们称之为解法1。有递归的形式,自然就有非递归的形式,我们称之为解法2。


写写代码系列028:二叉树的深度优先遍历


程序实现


解法1。

先序遍历。先序遍历是根节点,左子树,右子树的顺序,所以对于一个子树来说,按照这样的顺序打印即可。然后再对每一个子树递归这样的操作,即完成先序遍历。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def preOrder(root):
    if root == None:
        return None
    print(root.val)
    preOrder(root.left)
    preOrder(root.right)

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    preOrder(t1)


中序遍历原理差不多,就是打印的顺序变化一下,先打印左子树,然后根节点,然后右子树。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def midOrder(root):
    if root == None:
        return None

    midOrder(root.left)
    print(root.val)
    midOrder(root.right)

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    midOrder(t1)


后序遍历原理类似,先左子树,然后右子树,最后根节点。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def latOrder(root):
    if root == None:
        return None

    latOrder(root.left)
    latOrder(root.right)
    print(root.val)

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    latOrder(t1)


解法2。

由于有的面试官比较苛刻,会要求写出非递归的解法,因此写一下解法2。注意,解法2并非重点。

先序遍历。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def preOrder(root):
    if root == None:
        return None

    stack = []
    tempNode = root
    while tempNode or stack:
        while tempNode:
            print(tempNode.val)
            stack.append(tempNode)
            tempNode = tempNode.left

        node = stack.pop()
        tempNode = node.right

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    preOrder(t1)


中序遍历。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def midOrder(root):
    if root == None:
        return None

    stack = []
    tempNode = root
    while tempNode or stack:
        while tempNode:
            stack.append(tempNode)
            tempNode = tempNode.left

        node = stack.pop()
        print(node.val)
        tempNode = node.right

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    midOrder(t1)


后序遍历。


class TreeNode(object):
    def __init__(self,x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None

def latOrder(root):
    if root == None:
        return None

    stack = []
    tempNode = root
    while tempNode or stack:
        while tempNode:
            stack.append(tempNode)
            tempNode = tempNode.left

        node = stack[-1]
        tempNode = node.right
        if node.right == None:
            node = stack.pop()
            print(node.val)
            while stack and node == stack[-1].right:
                node = stack.pop()
                print(node.val)

if __name__ == '__main__':
    t1 = TreeNode(1)
    t2 = TreeNode(2)
    t3 = TreeNode(3)
    t4 = TreeNode(4)
    t5 = TreeNode(5)
    t6 = TreeNode(6)
    t7 = TreeNode(7)
    t8 = TreeNode(8)

    t1.left = t2
    t1.right = t3
    t2.left = t4
    t2.right = t5
    t3.left = t6
    t3.right = t7
    t6.right = t8

    latOrder(t1)




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