LeetCode94、二叉树的中序遍历

题目描述

https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-inorder-traversal/

解法

1、递归解法（简单）

 //中序递归：
 List<Integer> list = new ArrayList<>();
  public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    
    
        inorderTraversal(root,list);
        return list;
    }
    public void inorderTraversal(TreeNode root, list){
    
    
        if(root==null) return;
        inorderTraversal(root.left,list);
        //中序遍历
        list.add(root.val);
        inorderTraversal(root.right,list);
    }

时间复杂度和空间复杂度都是O(n)

2、迭代解法（学习如何将递归栈转化为迭代栈、掌握）

我们先思考递归解法的时候：

• 刚开始传进一个root结点时，栈的状况是怎么样的——空
• 我们的临界判断条件是什么——if(root)==null return;else 开始递归左子树（左子树进栈），我们在思考递归左子树，左孩子变为新的root，又开始新的一轮判断。
• 左子树完成了递归返回，打印当前的值，然后递归右子树（右子树进栈）

所以现在我们思考迭代的解法时：

• 刚开始传入结点时，栈是空的
• 开始判断时，先判断当前的root==null，!=null才有压栈的操作（压左子树），=null直接结束当前结点

然后我们思考它的递归过程：
一直压左孩子进栈直到左孩子是空才开始递归返回，然后打印这个空的左孩子的（栈顶元素）的值，然后开始压右孩子进栈，以右孩子为新的结点开始新的递归。

现在我们可以开始写出一点点了：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    
    
        inorderTraversal(root,list);
        return list;
    }
    public void inorderTraversal(TreeNode root, List<Integer>list){
    
    
    //一个空栈
     Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();//创建一个栈
	//开始判断时有判断当前的结点不为空
	TreeNode cur = root;
	while(cur!=null..){
    
    
		//然后压左子树进栈
		while(cur!=null){
    
    
			stack.push(cur)
			cur = cur.left;
		}
		//它能出来说明左孩子是空的，然后访问栈顶元素
		cur = stack.pop();
		list.add(cur.val);
		//然后访问它的右子树，开始新的循环
		cur = cur.right;
	}
	//等于空直接返回
}

现在还剩下：

while(cur!=null..）的条件：
我们可以想象，第一个结点为null，我们可以直接退出，

但是如果不是第一个结点呢？我们是不是还要继续从栈里面取值判断呢？答案：是的！

于是我们可以修改条件为：
while(cur!=null || !stack.isEmpty())

完整代码:

/**
 * 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<Integer> list = new ArrayList<>();
    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
    
    
        inorderTraversal(root,list);
        return list;
    }
    public void inorderTraversal(TreeNode root, List<Integer>list){
    
    //迭代法，利用栈
        if(root==null) return;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();//创建一个栈
        TreeNode cur = root;
        boolean flag = false;//表示当前的结点还没有完成任务
        while(cur!=null|| !stack.isEmpty()){
    
    
            while(cur!=null){
    
    
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }
              cur = stack.pop();
              list.add(cur.val);
              cur = cur.right; 
            }
                          
       }
}

时间复杂度：O(n)，其中 n 为二叉树节点的个数。二叉树的遍历中每个节点会被访问一次且只会被访问一次。

空间复杂度：O(n)。空间复杂度取决于栈深度，而栈深度在二叉树为一条链的情况下会达到 O(n)的级别。

2.3、解法三：Morris 中序遍历（优化空间复杂度）

有兴趣的可以去看官方题解，我大概看了一下，它是通过修改链接节点来实现的。
https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-inorder-traversal/solution/er-cha-shu-de-zhong-xu-bian-li-by-leetcode-solutio/