颠仆流离学二叉树2 (Java篇)

邂逅岁月 2024-06-11 10:05:09 阅读 57

本篇会加入个人的所谓鱼式疯言

❤️❤️❤️鱼式疯言:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言

而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,

小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言,帮助大家理解的.

🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念 !!!

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前言

在上篇中我们学习了 二叉树的基本概念 以及他们的特性结论,并运用到了 具体的题目 中去解决问题 。

而在本篇中,小编讲继续学习 二叉树 的基本操作, 主要围绕着我们 遍历二叉树 来讲解 , 人狠话不多,下面让我们切入主题吧 💥 💥 💥

目录

二叉树的遍历初识

前序遍历

中序遍历

4.后序遍历

层序遍历

二叉树遍历的应用

一. 二叉树的遍历初识

学习二叉树的结构,最简单的方式就是遍历,所谓遍历 是指 沿着某条搜索路线,依次树中的某个节点均做一次访问, 访问节点所做的操作 依赖于要解决的各种实际问题。

遍历是二叉树是最重要的操作之一,是 二叉树上进行其他运算 的基础

1. 二叉树的遍历简介

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在遍历二叉树时, 如果没有进行某种约定,每个人都按照自己的方式来遍历, 得到的结果就比较乱, 如果我们按照某个规则 来遍历, 则每个人对于遍历结果都是相同的 , 如果 N 代表 根节点,L 代表左节点, R 代表 右节点, 那根据遍历的的节点有以下的遍历方式。

NLR: 前序遍历 (先序遍历) 根据 根——》 左 ——》 右 的顺序对二叉树进行遍历

LNR : ==中序遍历 ==: 根据 左——》 根——》 右 的顺序 对二叉树进行遍历

LRN 后序遍历 : 根据 左——》 右 ——》 根 的顺序对二叉树进行遍历

详细的遍历方式, 小编下面细讲哦 💖 💖 💖 💖

在遍历二叉树之前, 我们先用一下代码简单的 构建一颗二叉树

public class MyBinaryTree { public static class TreeNode { public TreeNode left; public TreeNode right; public char val; public TreeNode(char val) { this.val = val; } } private TreeNode root; // 构造二叉树 public TreeNode createBinaryTree() { root=new TreeNode('A'); TreeNode B=new TreeNode('B'); TreeNode D=new TreeNode('D'); TreeNode E=new TreeNode('E'); TreeNode H=new TreeNode('H'); TreeNode C=new TreeNode('C'); TreeNode F=new TreeNode('F'); TreeNode G=new TreeNode('G'); root.left=B; B.left=D; B.right=E; E.right=H; root.right=C; C.left=F; C.right=G; return root; }// 前序遍历void preOrder(Node root);// 中序遍历void inOrder(Node root);// 后序遍历void postOrder(Node root);}

二. 前序遍历

1. 前序遍历的特点

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按照从左子树开始走,一直 往下递归,每一步所走的路径成为我们的根,先遍历完根之后。

按照根左右的顺序, 当我们走完每个根节点的左子树 时, 先往下, 再往回归 , 左节点成为新的根, 会到最初的根节点之后,再向右子树进行 先递后归 的操作,

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2. 前序遍历的实现

因为前序遍历有 递归 和 非递归 的两种方式, 但 遍历的原理和方向都是一致的

在本篇文章中,。小编都会带着小伙伴们 一 一 实现 💥 💥 💥 💥

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<1>. 前序遍历的递归实现

// 前序遍历 public void FirstDisplay(TreeNode root) { if (root==null) { return; } System.out.print(root.val+" "); FirstDisplay(root.left); FirstDisplay(root.right); }

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这里的代码的递归思路就是完美的按照我们遍历方向来的, 先访问,后递归

<2>. 前序遍历的非递归实现

// 非递归的前序遍历 public void FirstDisplayNo(TreeNode root) { // 先创建一个栈来存放树的每个节点 Stack<TreeNode> stack=new Stack<>(); // 先把艮节点创建一遍 TreeNode cur=root; /** * 外循环主要遍历 右边的节点 * 用于出栈的数据 * 并让节点向右移动 */ while (cur != null || !stack.empty()) { /** * 在这个内循环中 * 当往左走就添加数据,一直到为 null 结束 * 并进行打印 */ while (cur != null) { // 先打印 System.out.print(cur.val+" "); // 打印完就入栈 stack.add(cur); // 节点向左移动 cur=cur.left; } // 出栈存放数据 cur=stack.pop(); // 并向右走 cur=cur.right; // 当再次循环时,如果左边还有节点就会继续存放 } System.out.println(); }

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非递归的 实现步骤

先定义一个栈 , 来记录我们每次遍历过的 根节点
先让根节点一直 向左走 ,当遍历完我们的 左子树 (也就是我们的 root = null 时候), 并且入栈, 记录下来以便后面我们遍历 右子树
然后 出栈, 开始 向右走 , 遍历我们的 右子树
当整个栈为 null 并且到达的这个节点 cur 也为 null , 就意味着遍历完整个 二叉树所有的节点

鱼式疯言

无论是 递归还是非递归前序遍历 , 我们的 前序遍历思路就是

先走根根走完走左左走完回到根再走右一层一层的走一步一步的回

细节处理

在代码上我们要注意的就是这个当节点为 null ,也就意味着我们要开始 回退上一个节点

二. 中序遍历

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1. 中序遍历的特点

我们知道 中序遍历 , 是以 左- 根-右的顺序 进行遍历

我们先从 走左边, 还是让每个左节点先成为新的根, 当这个新的根的 左子树 都走完之后, 才能真正访问我们当前 新的节点

以此类推,我们新的节点访问结束后,就会进行回退到前一个旧的节点,继续访问,最终当整个 左子树走完 , 并且 访问完我们的根 , 就遍历我们的右子树 ,最终回到我们整颗树的 根节点

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2.中序遍历的实现

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<1>.中序遍历的递归实现

// 中序遍历public void middleDisplay(TreeNode root) { if (root==null) { return; } middleDisplay(root.left); System.out.print(root.val+" "); middleDisplay(root.right);}

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这里的代码的递归思路就是完美的按照我们遍历方向来的, 先递归,后访问 ,小编在这里就 不赘述

<2>. 中序遍历的非递归实现

// 非递归的中序遍历 public void middleDisplayNo (TreeNode root) { // 创建一个栈用于回退节点 Stack<TreeNode> stack=new Stack<>(); // 先放根节点 TreeNode cur=root; /** * 外循环主要用于遍历 右边 * 更是用于出栈的回退 */ while (cur != null || !stack.empty()) { /** * 内循环先遍历下去 * 边遍历边存放 */ while (cur != null) { stack.add(cur); cur=cur.left; } // 出栈最后一个无左节点的左子树 cur=stack.pop(); // 打印该节点 System.out.print(cur.val+" "); // 再往右走 cur=cur.right; } System.out.println(); }

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非递归的实现步骤

我们先定义一个 ,用来存储走过的每个 左子树的节点

往左边 的节点走,先整个左子树 的每个节点都入栈, 当 这个节点 为 null停止入栈

然后进行出栈, 出栈的时候,我们就可以对该节点进行打印(访问) , 并且向 右子树节点 开始走

当整个栈为 null 并且 该节点也为 null , 也就意味着遍历完二叉树 所有的节点

鱼式疯言

中序遍历的最核心的要点就是

无论是 递归 还是 非递归中序遍历

一定要先走完每个左子树, 当我们进行 回退 的时候。 才轮的到该 根节点去遍历, 最后才走 右子树的一种 顺序.

三. 后序遍历

1. 后序遍历的特点

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后序遍历的顺序就是 : 左-右-根 的顺序,

还是先走左边的节点,让 左边的节点 成为 新的根 , 直到找到走完整个 左子树 ,回退后继续走 右子树,当 右子树走完之后,回去的根节点就是我们要 访问

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2. 后序遍历的实现

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<1>. 后序遍历的递归实现

// 后序遍历 public void lastDisplay(TreeNode root) { if (root==null) { return; } lastDisplay(root.left); lastDisplay(root.right); System.out.print(root.val+" "); }

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这里的代码的递归思路就是完美的按照我们遍历方向来的, 先递归,后访问 ,小编在这里就 不赘述

<2>. 后序遍历的非递归实现

// 非递归的后序遍历 public void lastDisplayNo (TreeNode root) { Stack<TreeNode> stack=new Stack<>(); TreeNode cur=root; TreeNode flg=null; while (cur != null || !stack.empty()) { while (cur != null) { stack.add(cur); cur=cur.left; } TreeNode top=stack.peek(); if (top.right == null || flg==top.right) { System.out.print(top.val+" "); flg=top; stack.pop(); } else { cur=top.right; } } System.out.println(); }

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非递归的实现思路

我们先定义一个栈,用来存放节点, 而这里存放的节点有可能是 左子树的节点,也有可能是 右子树的节点

先向左走,让左子树的节点先入栈
然后 查看栈顶元素,如果栈顶元素的 右节点 null , 我们就 打印(访问) 该节点,
如果栈顶元素的 右节点 不为 null , 我们就 让 该节点 向右走 , 并且入栈
以此循环往复,当 栈为 null 并且 节点 cur 也为 null , 说明我们已经遍历完这个 二叉树 所有的节点

鱼式疯言

无论是 非递归还是递归实现 对二叉树的 后序遍历

小伙伴们只需要记住一点: 后序遍历 一定是 两边先走完 ,最后回到我们的根节点才 访问

小伙伴们一定要把每个节点都看出一颗独立的树每个节点 都是一个 独立的根节点 来理解我们的 三大遍历

TreeNode flg =null if (top.right == null || flg==top.right) { System.out.print(top.val+" "); flg=top; stack.pop(); }

细节处理: 我们需要用一个 flg 来记录上一个已经 访问过 的节点,判断 是否访问过, 防止再次让 top 向右走,继续入栈, 否则会进入 死循环

四. 层序遍历

谈及完前面的 三大遍历, 这些是我们 操作二叉树的根本 ,但还有还要介绍一种 比较特殊的遍历

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1. 层序遍历的特点

二叉树 层序遍历 的方向是从 根节点,按照 从上而下,从左到右 的顺序进行遍历 二叉树的每一个节点

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2. 层序遍历的实现

/** * Definition for a binary tree node. * public class TreeNode { * int val; * TreeNode left; * TreeNode right; * TreeNode() {} * TreeNode(int val) { this.val = val; } * TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) { * this.val = val; * this.left = left; * this.right = right; * } * } */class Solution { List<List<Integer>> S=new ArrayList<List<Integer>>(); public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) { if(root==null) { return S; } creatOrder(root,0); return S; } public void creatOrder(TreeNode root,int i) { if(root==null) { return ; } if(S.size()==i) { S.add(new ArrayList<Integer>()); } S.get(i).add(root.val); creatOrder(root.left,i+1); creatOrder(root.right,i+1); }}

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具体实现步骤:

我们用一个 二维数组(二维顺序表) 来存储每一个节点,二叉树 每一层代表是二维数组的 每一行, 在这二叉树每一层的行中,从左往右的节点 代表二维数组的 每一列

当二叉树从 左子树 开始递归, 意味着先存储 每一行二叉树的节点

当二叉树向 右子树 开始递归, 意味着存储 每一列二叉树的节点

最终当整个二叉树完全递归就意味着 全部的节点都存储在 这个二维数组 (二维顺序表) 中

鱼式疯言

if(S.size()==i) { S.add(new ArrayList<Integer>()); }

细节处理

每新添加 一行数据 ,需要 扩容 ,就是需要再 实例化一个顺序表 ,已有的行数就 不需要了

小伙伴们有没有发现,二叉树的层序遍历,本质上和我们的 完全二叉树的定义 是一样的,都是满足 自上而下,自左而右 的特点

六. 二叉树遍历的应用

学习完了 二叉树遍历,小伙伴们是时候 牛刀小试 一下了 💞 💞 💞

1. 习题一:

1.某完全二叉树按层次输出(同一层从左到右)的序列为 ABCDEFGH 。该完全二叉树的前序序列为()

A: ABDHECFG

B: ABCDEFGH

C: HDBEAFCG

D: HDEBFGCA

题目解析

我们知道了二叉树的 层序遍历 , 并且小伙伴们还有没有注意一个条件就是 完全二叉树

完全二叉树的特点就是 自上而下自左而右 节点不间断

那么我们不妨画个草图

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画出草图,我们就很明显的知道了,答案选: A

2. 习题二:

2.二叉树的先序遍历和中序遍历如下:先序遍历:EFHIGJK;中序遍历:HFIEJKG.则二叉树根结点为()

A: E

B: F

C: G

D: H

题目解析:

此题题目就是 答案, 我们知道前序遍历, 是从 根节点 开始的 , 所以 第一个访问出来的节点 就是我们的 根节点

故:答案选:A

3. 习题三:

3.设一课二叉树的中序遍历序列:badce,后序遍历序列:bdeca,则二叉树前序遍历序列为()

A: adbce

B: decab

C: debac

D: abcde

题目解析:

此题的精髓就在于,我们要根据 中序遍历 和 后序遍历画出草图, 根据草图得到我们的 前序遍历

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画草图的方法:

方法: 先根据后序遍历寻找 根节点

对于 后序遍历 来说:根节点是从右往左 , 然后结合 中序遍历的特点 来确定 左右节点 的位置

故此题答案选: D

4. 习题四:

4.某二叉树的后序遍历序列与中序遍历序列相同,均为 ABCDEF ,则按层次输出(同一层从左到右)的序列为()

A: FEDCBA

B: CBAFED

C: DEFCBA

D: ABCDEF

题目解析 :

此题的精髓就在于,我们要根据 中序遍历 和 后序遍历画出草图, 根据草图得到我们的 层序遍历

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依照上一题的方法,我们成功画出草图,最终得到我们的层序遍历

故答案选: A

鱼式疯言

独家秘方:

对于我们已知 前序和中序 遍历,我们的方法就是根据 前序遍历从左往右 找根节点,然后结合 中序遍历 画出草图
对于 我们已知的 后序和中序 遍历, 我们的方法是 根据 后序遍历 从右往左找根节点 , 然后结合中序遍历 画出草图

对于上述题目来说, 画图是 根本

总结

. 二叉树的遍历初识: 我们通过基本的概念知道了二叉树是通过一定 规则和方向 来遍历我们 每一个节点

. 前序遍历 : 本源是 根-左-右的方向遍历

. 中序遍历: 本源是 左-根-右的方向遍历

.后序遍历 : 本质上还是根据 左-右-根的方向遍历

. 层序遍历: 遵循一个 自上而下, 自左而右 的顺序遍历

. 二叉树遍历的应用 : 我们主打一个对于这四种遍历的性质的理解和应用,来画图解题

如果觉得小编写的还不错的咱可支持 三连 下 (定有回访哦) , 不妥当的咱请评论区 指正

希望我的文章能给各位宝子们带来哪怕一点点的收获就是 小编创作 的最大 动力 💖 💖 💖

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