LintCode 7.Serialize and Deserialize Binary Tree（含测试代码）

Posted 2020-11-05 crystal-moment

题目描述

设计一个算法，并编写代码来序列化和反序列化二叉树。将树写入一个文件被称为“序列化”，读取文件后重建同样的二叉树被称为“反序列化”。

如何反序列化或序列化二叉树是没有限制的，你只需要确保可以将二叉树序列化为一个字符串，并且可以将字符串反序列化为原来的树结构。

样例

给出一个测试数据样例， 二叉树{3,9,20,#,#,15,7}，表示如下的树结构：

我们的数据是进行BFS遍历得到的。当你测试结果wrong answer时，你可以作为输入调试你的代码。你可以采用其他的方法进行序列化和反序列化。

---

 

在编程过程中，采用Queue队列结构来保存树节点，因此有必要熟悉一下Queue接口（Deque接口是Queue接口的子接口，代表一个双端队列）的相关知识点。

1.Queue接口与List、Set属于同一级别，都是继承了Collection接口。LinkedList类实现了Queue接口，因此我们可以把LinkedList当成Queue来用。

2.Queue使用时要尽量避免Collection的add()和remove()方法，而是要使用offer()来加入元素，使用poll()来获取并移出元素。它们的优点是通过返回值可以判断成功与否，而add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常。

 

另外要用到字符串结构，需弄明白 String, StringBuilder 以及 StringBuffer 这三个类之间有什么区别？

1.首先说运行速度，或者说是执行速度，在这方面运行速度快慢为：StringBuilder > StringBuffer > String

　　String最慢的原因：

　　String为字符串常量，而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量，即String对象一旦创建之后该对象是不可更改的，但后两者的对象是变量，是可以更改的。

2. 再来说线程安全

　　在线程安全上，StringBuilder是线程不安全的，而StringBuffer是线程安全的。

因此：
　　String：适用于少量的字符串操作的情况

　　StringBuilder：适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

　　StringBuffer：适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

 

实现代码：

  1 import java.util.LinkedList;
  2 import java.util.Queue;
  3 
  4 class TreeNode {
  5     public int val;//节点的值
  6     public TreeNode left,right;//左右节点
  7     public TreeNode(int val){
  8         this.val = val;//初始化节点
  9         this.left = this.right = null;
 10     }
 11 }
 12 
 13 public class SerializeTree {
 14     public static void main(String[] args) throws Exception {
 15         TreeNode node1 = new TreeNode(3);
 16         TreeNode node2 = new TreeNode(9);
 17         TreeNode node3 = new TreeNode(20);
 18         node1.left = node2;
 19         node1.right = node3;
 20         TreeNode node4 = new TreeNode(15);
 21         TreeNode node5 = new TreeNode(7);
 22         node3.left = node4;
 23         node3.right = node5;
 24         
 25         String s = new SerializeTree().serialize(node1);
 26         System.out.println(s);
 27         
 28         String str = new String("3,9,20,#,#,15,7");
 29         //TreeNode root = new SerializeTree().deserialize(s);
 30         TreeNode root = new SerializeTree().deserialize(str);
 31         System.out.println((int)root.val);
 32         System.out.println(root.left.val);
 33         System.out.println(root.right.val);
 34         
 35         
 36     }
 37     
 38     /*将一棵树序列化一个字符串*/
 39     public String serialize(TreeNode root) {
 40         Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
 41         StringBuffer sb = new StringBuffer();
 42         
 43         queue.offer(root);
 44         while(!queue.isEmpty()) {
 45             TreeNode data = queue.poll();
 46             if(data != null) {
 47                 sb.append(data.val+",");
 48                 queue.offer(data.left);
 49                 queue.offer(data.right);
 50             }
 51             else
 52                 sb.append("#,");
 53         }
 54         //return sb.toString();
 55         return sb.substring(0, sb.length()-1);//去掉字符串末尾的“，”号
 56     }
 57     
 58     /*将一个字符串反序列化为一棵树*/
 59     public TreeNode deserialize(String data) throws Exception {
 60         Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
 61         String string = data.substring(0, data.length());
 62         String[] s = string.split(",");
 63         /*for(int i =0;i<s.length-1;i++) {
 64             System.out.print(s[i]+" ");
 65         }
 66         System.out.println(s[s.length-1]);*/
 67         int i = 0;
 68         if(s[i].equals("#")) 
 69             return null;
 70         
 71         TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
 72         queue.offer(root);
 73         
 74         while(!queue.isEmpty() && i < s.length-1 )  {
 75             i++;
 76             TreeNode tmp = queue.poll();
 77             
 78                 if(s[i].equals("#")) {
 79                     
 80                     tmp.left = null;
 81                 }
 82             else
 83             {
 84                 TreeNode left = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
 85                 tmp.left = left;
 86                 queue.offer(left);
 87             }
 88             
 89             i++;
 90             if(s[i].equals("#"))
 91                 tmp.right = null;
 92             else 
 93             {
 94                 TreeNode right = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
 95                 tmp.right = right;
 96                 queue.offer(right);
 97             }
 98         }
 99         return root;
100     }
101         
102 }