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Java实现二叉树先序、中序、后序遍历(递归与非递归)及层次遍历

程序员文章站 2022-06-17 17:52:20
...

Java中一切皆对象,采用TreeNode类封装节点,代码如下:

class TreeNode{
    char val;//data域
    TreeNode left;//左孩子
    TreeNode right;//右孩子
    public TreeNode(char val){
        this.val = val;
    }
}

Java实现二叉树先序、中序、后序遍历(递归与非递归)及层次遍历图1

先序遍历

操作: 如果二叉树为空树,什么也不做;否则:
(1)、访问根节点。
(2)、先序遍历左子树。
(3)、先序遍历右子树。
图1二叉树的先序遍历结果为:A,B,C,D,E,F
递归遍历:

/**先序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void preorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            sb.append(root.val);//访问根节点
            preorder(root.left,sb);//先序遍历左子树
            preorder(root.right,sb);//先序遍历右子树
        }
    }

非递归遍历:

/**先序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void preorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
            stack.addLast(root);//根节点先入栈
            while(!stack.isEmpty()){
                TreeNode tn = stack.removeLast();
                sb.append(tn.val);//访问节点
                if(tn.right != null) stack.addLast(tn.right);//右节点存在,右节点先入栈
                if(tn.left != null) stack.addLast(tn.left);//左节点存在,左节点后入栈
            }
        }
    }

中序遍历

操作: 如果二叉树为空树,什么也不做;否则:
(1)、中序遍历左子树。
(2)、访问根节点。
(3)、中序遍历右子树。
图1二叉树的中序遍历结果为:C,B,D,A,E,F
递归遍历:

 /**中序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void inorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            inorder(root.left,sb);//中序遍历左子树
            sb.append(root.val);//访问根节点
            inorder(root.right,sb);//中序遍历右子树
        }
    }

非递归遍历:

/**中序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void inorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
            while (!stack.isEmpty() || root !=null){
                while (root != null){
                    stack.addLast(root);
                    root = root.left;
                }
                if(!stack.isEmpty()){
                    root = stack.removeLast();
                    sb.append(root.val);
                    root = root.right;
                }
            }
        }
    }

后序遍历

操作: 如果二叉树为空树,什么也不做;否则:
(1)、后序遍历左子树。
(2)、后序遍历右子树。
(3)、访问根节点。
图1二叉树的后序遍历结果为:C,D,B,F,E,A
递归遍历:

/**后序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void postorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            inorder(root.left,sb);//后序遍历左子树
            inorder(root.right,sb);//后序遍历右子树
            sb.append(root.val);//访问根节点
        }
    }

非递归遍历:

/**后序遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void postorder(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
            stack.addLast(root);
            while (!stack.isEmpty()){
                root = stack.removeLast();
                sb.append(root.val);
                //注意这里跟先序遍历相反,最后的结果需对sb逆序输出即sb.reverse()
                if(root.left != null) stack.addLast(root.left);
                if (root.right != null) stack.addLast(root.right);
            }
        }
    }

层次遍历

操作: 建立一个循环队列,先将二叉树头节点入队列,然后出队列,访问该节点,如果它有左子树,则将左子树入队列,如果它有右子树,则将右子树入队列。然后出队列,对出队节点访问,如此反复,直到队列为空为止。
图1二叉树的层次遍历结果为:A,B,E,C,D,F
代码:

/**层次遍历
     *
     * @param root 根节点
     * @param sb 用于拼接节点的值
     */
    public void level(TreeNode root,StringBuilder sb){
        if(root != null){
            Deque<TreeNode> que = new ArrayDeque<>();
            que.addLast(root);//先将根节点入队列
            while (!que.isEmpty()){
                root = que.removeFirst();//出队列
                sb.append(root.val);//访问该节点
                if (root.left != null) que.addLast(root.left);//左子树存在,入队列
                if (root.right != null) que.addLast(root.right);//右子树存在,入队列
            }
        }
    }