algorithm-base/animation-simulation/二叉树/二叉树的前序遍历(Morris).md

5.7 KiB
Raw Blame History

Morris

Morris 遍历利用树的左右孩子为空(大量空闲指针),实现空间开销的极限缩减。这个遍历方法,稍微有那么一丢丢难理解,不过结合动图,也就一目了然啦,下面我们先看动画吧。

Morris前序

看完视频,是不是感觉自己搞懂了,又感觉自己没搞懂,哈哈,咱们继续往下看。

image

我们之前说的Morris 遍历利用了树中大量空闲指针的特性,我们需要找到当前节点的左子树中的最右边的叶子节点,将该叶子节点的 right 指向当前节点。例如当前节点为2其左子树中的最右节点为 9 ,则在 9 节点添加一个 right 指针指向 2。

其实上图中的 Morris 遍历遵循两个原则,我们在动画中也能够得出。

  1. 当 p1.left == null 时p1 = p1.right。(这也就是我们为什么要给叶子节点添加 right 指针的原因)

  2. 如果 p1.left != null找到 p1 左子树上最右的节点。(也就是我们的 p2 最后停留的位置),此时我们又可以分为两种情况,一种是叶子节点添加 right 指针的情况,一种是去除叶子节点 right 指针的情况。

    • 如果 p2 的 right 指针指向空,让其指向 p1p1向左移动,即 p1 = p1.left
    • 如果 p2 的 right 指针指向 p1让其指向空为了防止重复执行则需要去掉 right 指针p1 向右移动p1 = p1.right。

这时你可以结合咱们刚才提到的两个原则,再去看一遍动画,并代入规则进行模拟,差不多就能完全搞懂啦。

下面我们来对动画中的内容进行拆解

首先 p1 指向 root节点

p2 = p1.left下面我们需要通过 p2 找到 p1的左子树中的最右节点。即节点 5然后将该节点的 right 指针指向 root。并记录 root 节点的值。

image

向左移动 p1即 p1 = p1.left

p2 = p1.left ,即节点 4 ,找到 p1 的左子树中的最右叶子节点,也就是 9并将该节点的 right 指针指向 2。

image

继续向左移动 p1,即 p1 = p1.leftp2 = p1.left。 也就是节点 8。并将该节点的 right 指针指向 p1。

image

我们发现这一步给前两步是一样的,都是找到叶子节点,将其 right 指针指向 p1,此时我们完成了添加 right 指针的过程,下面我们继续往下看。

我们继续移动 p1 指针p1 = p1.left。p2 = p.left。此时我们发现 p2 == null,即下图

image

此时我们需要移动 p1, 但是不再是 p1 = p1.left 而是 p1 = p1.right。也就是 4继续让 p2 = p1.left。此时则为下图这种情况

image

此时我们发现 p2.right != null 而是指向 4说明此时我们已经添加过了 right 指针,所以去掉 right 指针,并让 p1 = p1.right

image

下面则继续移动 p1 ,按照规则继续移动即可,遇到的情况已经在上面做出了举例,所以下面我们就不继续赘述啦,如果还不是特别理解的同学,可以再去看一遍动画加深下印象。

时间复杂度 On空间复杂度 O1

下面我们来看代码吧。

代码

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {

        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return list;
        }
        TreeNode p1 = root; TreeNode p2 = null;
        while (p1 != null) {
            p2 = p1.left;
            if (p2 != null) {
                //找到左子树的最右叶子节点
                while (p2.right != null && p2.right != p1) {
                    p2 = p2.right;
                }
                //添加 right 指针,对应 right 指针为 null 的情况
                if (p2.right == null) {
                    list.add(p1.val);
                    p2.right = p1;
                    p1 = p1.left;
                    continue;
                }
                //对应 right 指针存在的情况,则去掉 right 指针
                p2.right = null;
            } else {
                list.add(p1.val);
            }
            //移动 p1
            p1 = p1.right;
        }
        return list;
    }
}

Swift Code

class Solution {
    func preorderTraversal(_ root: TreeNode?) -> [Int] {
        var list:[Int] = []
        guard root != nil else {
            return list
        }
        var p1 = root, p2: TreeNode?
        while p1 != nil {
            p2 = p1!.left
            if p2 != nil {
                //找到左子树的最右叶子节点
                while p2!.right != nil && p2!.right !== p1 {
                    p2 = p2!.right
                }
                //添加 right 指针,对应 right 指针为 null 的情况
                if p2!.right == nil {
                    list.append(p1!.val)
                    p2!.right = p1
                    p1 = p1!.left
                    continue
                }
                //对应 right 指针存在的情况,则去掉 right 指针
                p2!.right = nil
            } else {
                list.append(p1!.val)
            }
            //移动 p1
            p1 = p1!.right
        }
        return list
    }
}

好啦,今天就看到这里吧,咱们下期见!