二叉树的前序遍历

题目描述

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的 前序 遍历。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

方法一：递归

对于树的遍历来说，递归的方法永远是最简单的。

前序遍历：根->左子树->右子树。

/**
 * 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 {
    public List preorderTraversal(TreeNode root) {
        List ans = new ArrayList<>();
        
        preOrder(ans, root);
        return ans;
    }

    private void preOrder(List ans, TreeNode root) {
        if (root!=null) {
            ans.add(root.val);
            preOrder(ans, root.left);
            preOrder(ans, root.right);
        }
    }
}

方法二：迭代

? 我们也可以用迭代的方式实现方法一的递归函数，两种方式是等价的，区别在于递归的时候隐式地维护了一个栈，而我们在迭代的时候需要显式地将这个栈模拟出来，其余的实现与细节都相同，具体可以参考下面的代码。

? 思路：针对二叉树先序遍历 根->左子树->右子树 的顺序

• 对于每一个结点，我们一直遍历到它的最左边
• 然后返回上一个结点
• 再遍历它的右边。

/**
 * 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 {
    public List preorderTraversal(TreeNode root) {
        List ans = new ArrayList<>();
        Stack stack = new Stack<>();
        while (root!=null || !stack.isEmpty()) {
            while (root!=null) {
                ans.add(root.val);
                stack.add(root);
                root = root.left;
            }
            root = stack.pop();
            root = root.right;
        }
        return ans;
    }
}

方法三：Morris 遍历

Morris 遍历的核心思想是利用树的大量空闲指针，实现空间开销的极限缩减。其前序遍历规则总结如下：

1. 新建临时节点，令该节点为 root；
2. 如果当前节点的左子节点为空，将当前节点加入答案，并遍历当前节点的右子节点；
3. 如果当前节点的左子节点不为空，在当前节点的左子树中找到当前节点在中序遍历下的前驱节点：
   • 如果前驱节点的右子节点为空，将前驱节点的右子节点设置为当前节点。然后将当前节点加入答案，并将前驱节点的右子节点更新为当前节点。当前节点更新为当前节点的左子节点。
   • 如果前驱节点的右子节点为当前节点，将它的右子节点重新设为空。当前节点更新为当前节点的右子节点。
4. 重复步骤 2 和步骤 3，直到遍历结束。

class Solution {
    public List preorderTraversal(TreeNode root) {
        List res = new ArrayList();
        if (root == null) {
            return res;
        }

        TreeNode p1 = root, 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) {
                    res.add(p1.val);
                    p2.right = p1;
                    p1 = p1.left;
                    continue;
                } else {
                    p2.right = null;
                }
            } else {
                res.add(p1.val);
            }
            p1 = p1.right;
        }
        return res;
    }
}