今天在leetcode上做题时,有一题涉及到二叉树的遍历,数据结构这块没有好好学过,就找了找资料,整理了一下:

二叉树:

二叉树,顾名思义,就是一种树结构,树的每个结点最多有两个子节点,通常称为左节点和右节点,(二叉树百度百科),示例如下图所示。

java 二叉深度 二叉树深度遍历java_深度优先遍历

深度优先遍历:

深度优先遍历(Depth First Search),简称DFS,其原则是,沿着一条路径一直找到最深的那个节点,当没有子节点的时候,返回上一级节点,寻找其另外的子节点,继续向下遍历,没有就向上返回一级,直到所有的节点都被遍历到,每个节点只能访问一次。

上图中的深度优先遍历结果是 {1,2,4,8,9,5,10,3,6,7 },遍历过程是首先访问1,然后是1的左节点2,然后是2的左节点4,再是4的左节点8,8没有子节点了,返回遍历8的父节点的4的另一个子节点9,9没有节点,再向上返回。(注意:这里的返回上一次并不会去重新遍历一遍)。

在算法实现的过程中,我们采用了栈(Stack)这种数据结构,它的特点是,最先压入栈的数据最后取出。

算法步骤:

1、首先将根节点1压入栈中【1】

2、将1节点弹出,找到1的两个子节点3,2,首先压入3节点,再压入2节点(后压入左节点的话,会先取出左节点,这样就保证了先遍历左节点),2节点再栈的顶部,最先出来【2,3】

3、弹出2节点,将2节点的两个子节点5,4压入【4,5,3】

4、弹出4节点,将4的子节点9,8压入【8,9,5,3】

5,弹出8,8没有子节点,不压入【9,5,3】

6、弹出9,9没有子节点,不压入【5,3】

7、弹出5,5有一个节点,压入10,【10,3】

8、弹出10,10没有节点,不压入【3】

9、弹出3,压入3的子节点7,6【6,7】

10,弹出6,没有子节点【7】

11、弹出7,没有子节点,栈为空【】,算法结束

我们来看一看节点的出栈顺序【1,2,4,8,9,5,10,3,6,7】,刚好就是我们深度遍历的顺序,下面看Java代码

/**
     * 二叉树的深度优先遍历
     * @param root
     * @return
     */
    public List<Integer> dfs(TreeNode root){
        Stack<TreeNode> stack=new Stack<TreeNode>();
        List<Integer> list=new LinkedList<Integer>();

        if(root==null)
            return list;
     //压入根节点
        stack.push(root);
    //然后就循环取出和压入节点,直到栈为空,结束循环
        while (!stack.isEmpty()){
            TreeNode t=stack.pop();
            if(t.right!=null)
                stack.push(t.right);
            if(t.left!=null)
                stack.push(t.left);
            list.add(t.val);
        }
        return  list;
    }

还有一种递归的方法来实现这个深度优先遍历,过程就不详细说了,代码很简单,不明白的话,可以留言或者私信。

public void solution(TreeNode root)
    {
        List<Integer> list=new LinkedList<Integer>();
        depthTraversal(list,root);
    }

    private void dfs(List<Integer> list,TreeNode tn)
    {
        if (tn!=null)
        {
            list.add(tn);

            //每次先添加左节点,直到没有子节点点,返回上一级
            dfs(tn.left);
            dfs(tn.right);
        }
    }

广度优先遍历:

广度优先遍历(Breadth First Search),简称BFS;广度优先遍历的原则就是对每一层的节点依次访问,一层访问结束后,进入下一层,直到最后一个节点,同样的,每个节点都只访问一次。

上图中,广度优先遍历的结果是【1,2,3,4,5,6,7,8,9,10】,遍历顺序就是从上到下,从左到右。

在算法实现过程中,我们使用的队列(Queue)这种数据结构,这种结构的特点是先进先出,在java中Queue是一个借口,而LinkedList实现了这个接口的所有功能。

算法过程:

1、节点1,插入队列【1】

2、取出节点1,插入1的子节点2,3 ,节点2在队列的前端【2,3】

3、取出节点2,插入2的子节点4,5,节点3在队列的最前端【3,4,5】

4、取出节点3,插入3的子节点6,7,节点4在队列的最前端【4,5,6,7】

5、取出节点4,插入3的子节点8,9,节点5在队列的最前端【5,6,7,8,9】

6、取出节点5,插入5的子节点10,节点6在队列的最前端【6,7,8,9,10】

7、取出节点6,没有子节点,不插入,节点7在队列的最前端【7,8,9,10】

8、取出节点7,没有子节点,不插入,节点8在队列的最前端【8,9,10】

9、取出节点8,没有子节点,不插入,节点9在队列的最前端【9,10】

10、取出节点9,没有子节点,不插入,节点10在队列的最前端【10】

11、取出节点10,队列为空,算法结束

我们看一下节点出队的顺序【1,2,3,4,5,6,7,8,9,10】,就是广度优先遍历的顺序,下面看java代码的实现:

/**
     * 二叉树的广度优先遍历
     */
    public List<Integer> bfs(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
        List<Integer> list=new LinkedList<Integer>();

        if(root==null)
            return list;
        queue.add(root);
        while (!queue.isEmpty()){
            TreeNode t=queue.remove();
            if(t.left!=null)
                queue.add(t.left);
            if(t.right!=null)
                queue.add(t.right);
            list.add(t.val);
            }
        return list;
    }

本人才疏学浅,文中若有错误,或者有更好的方法,欢迎在评论中指出,共同进步。