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比之前两个难?

作者头像
公众号袁厨的算法小屋
发布2022-09-20 15:57:49
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发布2022-09-20 15:57:49
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之前给大家介绍了二叉树前序遍历中序遍历的迭代法和 Morris 方法,今天咱们来说一下二叉后序遍历的迭代法及 Morris 方法。

注:阅读该文章前,建议各位先阅读之前二叉树的三篇文章,对理解该文章有很大帮助。

迭代

后序遍历的相比前两种遍历,代码稍微复杂了一些,但是原理一致,没有变的难理解。咱们往下看吧。

我们先来复习一下,二叉树的后序遍历

我们知道后序遍历的顺序是,对于树中的某节点, 先遍历该节点的左子树, 再遍历其右子树, 最后遍历该节点

那么我们如何利用栈来解决呢?

下面直接来看动画,看动画时,我们需要带着问题,问题搞懂之后也就搞定了后序遍历。

1.动画中的橙色指针发挥了什么作用

2.为什么动画中的某节点,为什么出栈后又入栈呢?

好啦,下面我们看动画吧!

http://mpvideo.qpic.cn/0bf2biaeeaaazmacujwrabqfacwdiifaaqqa.f10002.mp4?dis_k=1fe916671d03b59030cf5070cbc550b1&dis_t=1663660565&vid=wxv_1925090020407738371&format_id=10002&support_redirect=0&mmversion=false

相信大家看完动画之后,也能够发现其中规律。

我们来对其中之前提出的问题进行解答

1.动画中的橙色箭头的作用?

用来定位住上一个访问节点,这样我们就知道 cur 节点的 right 节点是否被访问,如果被访问,我们则需要遍历 cur 节点。

2.为什么有的节点出栈后又入栈了呢?

出栈又入栈的原因是,我们发现 cur 节点的 right 不为 null ,并且 cur.right 也没有被访问过。因为 cur.right != preNode,所以当前我们还不能够遍历该节点,应该先遍历其右子树中的节点。

所以我们将其入栈,然后 cur = cur.right,当然这里我们也可以直接让其不出栈,修改两行代码即可。

题目代码

代码语言:javascript
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class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        TreeNode cur = root;
        //这个用来记录前一个访问的节点,也就是橙色箭头
        TreeNode preNode = null;
        while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
            //和之前写的中序一致
            while (cur != null) {
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }
            //1.出栈,可以想一下,这一步的原因。
            cur = stack.pop();
            //2.if 里的判断语句有什么含义?
            if (cur.right == null || cur.right == preNode) {
                list.add(cur.val);
                //更新下 preNode,也就是定位住上一个访问节点。
                preNode = cur;
                cur = null;
            } else {
                //3.再次压入栈,和上面那条 1 的关系?
                stack.push(cur);
                cur = cur.right;
            }
        }
        return list;
    }
}

当然也可以修改下代码逻辑将 cur = stack.pop() 改成 cur = stack.peek(),下面再修改一两行代码也可以实现,这里这样写是方便动画模拟,大家可以随意发挥。

时间复杂度 O(n), 空间复杂度O(n)

这里二叉树的三种迭代方式到这里就结束啦,大家可以进行归纳总结,三种遍历方式大同小异,建议各位,掌握之后,自己手撕一下,从搭建二叉树开始。

另外大家也可以看下 Carl 哥的这篇文章,迭代遍历的另一种实现方式。

https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-postorder-traversal/solution/bang-ni-dui-er-cha-shu-bu-zai-mi-mang-che-di-chi-t/

好啦,下面我们看下后序遍历的 Morris 方法。

Morris

后序遍历的 Morris 方法也比之前两种代码稍微长一些,看着挺唬人,其实不难,和我们之前说的没差多少。下面我们一起来干掉它吧。

我们先来复习下之前说过的中序遍历,见下图。

http://mpvideo.qpic.cn/0bf2weaa2aaataal7ef6jjqfbmodbwyqadia.f10002.mp4?dis_k=1cea0c6fbb45f1a9916f87db54809a97&dis_t=1663660565&vid=wxv_1904514562964422657&format_id=10002&support_redirect=0&mmversion=false

另外我们来对比下,中序遍历和后序遍历的 Morris 方法,代码有哪里不同。

代码对比

由上图可知,仅仅有三处不同,后序遍历里少了 list.add(),多了一个函数postMorris() ,那后序遍历的 list.add() 肯定是在 postMorris 函数中的。所以我们搞懂了 postMorris 函数,也就搞懂了后序遍历的 Morris 方法(默认大家看了之前的文章,没有看过的同学,可以点击文首的链接)

下面我们一起来剖析下 postMorris 函数.代码如下

题目代码

代码语言:javascript
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public void postMorris(TreeNode root) {
        //反转转链表,详情看下方图片
        TreeNode reverseNode = reverseList(root);
        //遍历链表
        TreeNode cur = reverseNode;
        while (cur != null) {
            list.add(cur.val);
            cur = cur.right;
        }
        //反转回来
        reverseList(reverseNode);
    }

//反转链表
public TreeNode reverseList(TreeNode head) {
      TreeNode cur = head;
      TreeNode pre = null;
      while (cur != null) {
          TreeNode next = cur.right;
          cur.right = pre;
          pre = cur;
          cur = next;
      }
      return pre;
    }

上面的代码,是不是贼熟悉,和我们的倒序输出链表一致,步骤为,反转链表,遍历链表,将链表反转回原样。只不过我们将 链表节点的 next 写成了 树节点的 right ,将树中的遍历右子节点的路线,看成了一个链表,见下图。

上图中的一个绿色虚线,代表一个链表,我们根据序号进行倒序遍历,看下是什么情况

链表

遍历结果

到这块是不是就整懂啦,打完收工!

代码语言:javascript
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class Solution {
    List<Integer> list;
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        list = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return list;
        }
        TreeNode p1 = root;
        TreeNode p2 = null;
        while (p1 != null) {
            p2 = p1.left;
            if (p2 != null) {
                 while (p2.right != null && p2.right != p1) {
                     p2 = p2.right;
                 }
                 if (p2.right == null) {
                     p2.right = p1;
                     p1 = p1.left;
                     continue;
                 } else {
                     p2.right = null;
                     postMorris(p1.left);
                 }
            } 
            p1 = p1.right;
        }
        //以根节点为起点的链表
        postMorris(root);
        return list;
    }
    public void postMorris(TreeNode root) {
        //翻转链表
        TreeNode reverseNode = reverseList(root);
        //从后往前遍历
        TreeNode cur = reverseNode;
        while (cur != null) {
            list.add(cur.val);
            cur = cur.right;
        }
        //翻转回来
        reverseList(reverseNode);
    }
    public TreeNode reverseList(TreeNode head) {
        TreeNode cur = head;
        TreeNode pre = null;
        while (cur != null) {
            TreeNode next = cur.right;
            cur.right = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
        return pre;
    }

}      

时间复杂度 O(n)空间复杂度 O(1)

总结:后序遍历比起前序和中序稍微复杂了一些,所以我们解题的时候,需要好好注意一下,迭代法的核心是利用一个指针来定位我们上一个遍历的节点,Morris 的核心是,将树中的遍历右子节点的路线,看成了一个链表,进行反向遍历。

好啦,今天就唠到这吧,拜了个拜。

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/101321696

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