algorithm-base/animation-simulation/二叉树/二叉树的后续遍历.md

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之前给大家介绍了二叉树的前序遍历,中序遍历的迭代法和 Morris 方法,今天咱们来说一下二叉后序遍历的迭代法及 Morris 方法。

注:阅读该文章前,建议各位先阅读之前的三篇文章,对该文章的理解有很大帮助。

迭代

后序遍历的相比前两种方法,难理解了一些,所以这里我们需要认真思考一下,每一行的代码的作用。

我们先来复习一下,二叉树的后序遍历

我们知道后序遍历的顺序是, 对于树中的某节点, 先遍历该节点的左子树, 再遍历其右子树, 最后遍历该节点

那么我们如何利用栈来解决呢?

我们直接来看动画,看动画之前,但是我们需要带着问题看动画,问题搞懂之后也就搞定了后序遍历。

1.动画中的橙色指针发挥了什么作用

2.为什么动画中的某节点,为什么出栈后又入栈呢?

好啦,下面我们看动画吧!

后序遍历迭代

相信大家看完动画之后,也能够发现其中规律。

我们来对其中之前提出的问题进行解答

1.动画中的橙色箭头的作用?

用来定位住上一个访问节点,这样我们就知道 cur 节点的 right 节点是否被访问,如果被访问,我们则需要遍历 cur 节点。

2.为什么有的节点出栈后又入栈了呢?

出栈又入栈的原因是,我们发现 cur 节点的 right 不为 null ,并且 cur.right 也没有被访问过。因为 cur.right != preNode ,所以当前我们还不能够遍历该节点,应该先遍历其右子树中的节点。

所以我们将其入栈后,然后cur = cur.right

class Solution {
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        TreeNode cur = root;
        //这个用来记录前一个访问的节点,也就是橙色箭头
        TreeNode preNode = null;
        while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
            //和之前写的中序一致
            while (cur != null) {
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }
            //1.出栈,可以想一下,这一步的原因。
            cur = stack.pop();
            //2.if 里的判断语句有什么含义?
            if (cur.right == null || cur.right == preNode) {
                list.add(cur.val);
                //更新下 preNode也就是定位住上一个访问节点。
                preNode = cur;
                cur = null;
            } else {
                //3.再次压入栈,和上面那条 1 的关系?
                stack.push(cur);
                cur = cur.right;
            }
        }
        return list;
    }
}

当然也可以修改下代码逻辑将 cur = stack.pop() 改成 cur = stack.peek(),下面再修改一两行代码也可以实现,这里这样写是方便动画模拟,大家可以随意发挥。

时间复杂度 On, 空间复杂度On

这里二叉树的三种迭代方式到这里就结束啦,大家可以进行归纳总结,三种遍历方式大同小异,建议各位,掌握之后,自己手撕一下,从搭建二叉树开始。

另外大家也可以看下 Carl 哥的这篇文章,迭代遍历的另一种实现方式。

https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-postorder-traversal/solution/bang-ni-dui-er-cha-shu-bu-zai-mi-mang-che-di-chi-t/

好啦,下面我们看下后序遍历的 Morris 方法。

Morris

后序遍历的 Morris 方法也比之前两种代码稍微长一些,看着挺唬人,其实不难,和我们之前说的没差多少。下面我们一起来干掉它吧。

我们先来复习下之前说过的中序遍历,见下图。

另外我们来对比下,中序遍历和后序遍历的 Morris 方法,代码有哪里不同。

在这里插入图片描述

由上图可知,仅仅有三处不同,后序遍历里少了 list.add(),多了一个函数postMorris() ,那后序遍历的 list.add() 肯定是在 postMorris 函数中的。所以我们搞懂了 postMorris 函数,也就搞懂了后序遍历的 Morris 方法(默认大家看了之前的文章,没有看过的同学,可以点击文首的链接)

下面我们一起来剖析下 postMorris 函数.代码如下

public void postMorris(TreeNode root) {
        //反转转链表,详情看下方图片
        TreeNode reverseNode = reverseList(root);
        //遍历链表
        TreeNode cur = reverseNode;
        while (cur != null) {
            list.add(cur.val);
            cur = cur.right;
        }
        //反转回来
        reverseList(reverseNode);
    }

//反转链表
public TreeNode reverseList(TreeNode head) {
      TreeNode cur = head;
      TreeNode pre = null;
      while (cur != null) {
          TreeNode next = cur.right;
          cur.right = pre;
          pre = cur;
          cur = next;
      }
      return pre;
    }

上面的代码,是不是贼熟悉,和我们的倒序输出链表一致,步骤为,反转链表,遍历链表,将链表反转回原样。只不过我们将 ListNode.next 写成了 TreeNode.right 将树中的遍历右子节点的路线,看成了一个链表,见下图。

上图中的一个绿色虚线,代表一个链表,我们根据序号进行倒序遍历,看下是什么情况

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

到这块是不是就整懂啦,打完收工!

class Solution {
    List<Integer> list;
    public List<Integer> postorderTraversal(TreeNode root) {
        list = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return list;
        }
        TreeNode p1 = root;
        TreeNode 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) {
                     p2.right = p1;
                     p1 = p1.left;
                     continue;
                 } else {
                     p2.right = null;
                     postMorris(p1.left);
                 }
            } 
            p1 = p1.right;
        }
        //以根节点为起点的链表
        postMorris(root);
        return list;
    }
    public void postMorris(TreeNode root) {
        //翻转链表
        TreeNode reverseNode = reverseList(root);
        //从后往前遍历
        TreeNode cur = reverseNode;
        while (cur != null) {
            list.add(cur.val);
            cur = cur.right;
        }
        //翻转回来
        reverseList(reverseNode);
    }
    public TreeNode reverseList(TreeNode head) {
        TreeNode cur = head;
        TreeNode pre = null;
        while (cur != null) {
            TreeNode next = cur.right;
            cur.right = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
        return pre;
    }

}      

时间复杂度 On空间复杂度 O1

总结后序遍历比起前序和中序稍微复杂了一些所以我们解题的时候需要好好注意一下迭代法的核心是利用一个指针来定位我们上一个遍历的节点Morris 的核心是,将某节点的右子节点,看成是一条链表,进行反向遍历。

好啦,今天就唠到这吧,拜了个拜。