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3.1分別用遞迴和非遞迴方式實現二叉樹先序、中序和後序遍歷

題目

用遞迴和非遞迴方式,分別按照二叉樹先序、中序和後序列印所有的節點。

首先給出二叉樹節點結構定義:

public class BinaryTreeNode {
    //二叉樹節點
    private int data;
    private BinaryTreeNode left;
    private BinaryTreeNode right;

    public int getData() {
        return data;
    }

    public BinaryTreeNode getLeft() {
        return
left; } public BinaryTreeNode getRight() { return right; } }

三種遍歷的遞迴實現如下:

//前序遍歷遞迴的方式
public void preOrder(BinaryTreeNode root) {
    if (null != root) {
        System.out.print(root.getData() + "\t");
        preOrder(root.getLeft());
        preOrder(root.getRight());
    }
} //中序遍歷採用遞迴的方式 public void inOrder(BinaryTreeNode root) { if (null != root) { inOrder(root.getLeft()); System.out.print(root.getData() + "\t"); inOrder(root.getRight()); } } //後序遍歷採用遞迴的方式 public void postOrder(BinaryTreeNode root) { if (root != null) { postOrder
(root.getLeft()); postOrder(root.getRight()); System.out.print(root.getData() + "\t"); } }

用遞迴方法解決的問題都能用非遞迴的方法實現。這是因為遞迴方法無非就是利用函式棧來儲存資訊,如果用自己申請的資料結構來代替函式棧,也可以實現相同的功能。

用非遞迴的方式實現二叉樹的先序遍歷:

/**
 * 前序遍歷非遞迴的方式
 * 
 * 1.申請一個新的棧,記為stack。然後將頭節點root壓入stack中。
 * 2.從stack中彈出棧頂節點,記為cur,然後列印cur節點的值,再將節點cur的右孩子(不為空的話)先壓入stack中,最後將cur的左孩子(不為空的話)壓入stack中。
 * 3.不斷重複步驟2,直到stack為空,全部過程結束。
 *
 * @param root 根節點
 */
public void preOrderNonRecursive(BinaryTreeNode root) {
    if (root != null) {
        Stack<BinaryTreeNode> stack = new Stack<>();
        stack.add(root);
        while (!stack.isEmpty()) {
            root = stack.pop();
            System.out.print(root.getData() + "\t");
            if (root.getRight() != null) {
                stack.push(root.getRight());
            }
            if (root.getLeft() != null) {
                stack.push(root.getLeft());
            }
        }
    }
    System.out.println();
}

用非遞迴的方式實現二叉樹的中序遍歷:

/**中序遍歷採用非遞迴的方式
 * 
 * 1.申請一個新的棧,記為stack。初始時,令變數cur=root。
 * 2.先把cur節點壓入棧中,對以cur節點為根的整顆子樹來說,依次把左邊界壓入棧中,即不停地令cur=cur.getLeft(),然後重複步驟2。
 * 3.不斷重複步驟2,直到發現cur為空,此時從stack中彈出一個節點,記為node。列印node的值,並且讓cur=node.getRight(),然後繼續重複步驟2。
 * 4.當stack為空且cur為空時,整個過程停止。
 * 
 * @param root 根節點
 */
public void inOrderNonRecursive(BinaryTreeNode root) {
    if (root != null) {
        Stack<BinaryTreeNode> stack = new Stack<>();
        while (!stack.isEmpty() || root != null) {
            if (root != null) {
                stack.push(root);
                root = root.getLeft();
            } else {
                root = stack.pop();
                System.out.print(root.getData() + "\t");
                root = root.getRight();
            }
        }
    }
    System.out.println();
}

用非遞迴的方式實現二叉樹的後序遍歷:

/**後序遍歷採用非遞迴的方式
 * 
 * 用兩個棧實現
 * 1.申請兩個棧,分別記為s1,s2,然後將頭節點root壓入s1中。
 * 2.從s1中彈出的節點記為cur,然後依次將cur的左孩子和右孩子壓入s1中。
 * 3.在整個過程中,每一個從s1中彈出的節點都放進s2中。
 * 4.不斷重複步驟2和步驟3,直到s1為空,過程停止。
 * 5.從s2中依次彈出節點並列印,列印的順序就是後序遍歷的順序。
 * 
 * @param root 根節點
 */
public void postOrderNonRecursive(BinaryTreeNode root) {
    if (root != null) {
        Stack<BinaryTreeNode> s1 = new Stack<>();
        Stack<BinaryTreeNode> s2 = new Stack<>();
        s1.push(root);
        while (!s1.isEmpty()) {
            root = s1.pop();
            s2.push(root);
            if (root.getLeft() != null) {
                s1.push(root.getLeft());
            }
            if (root.getRight() != null) {
                s1.push(root.getRight());
            }
        }
        while (!s2.isEmpty()) {
            System.out.print(s2.pop().getData() + "\t");
        }
    }
    System.out.println();
}