144. Binary Tree Preorder Traversal

Given a binary tree, return the preorder traversal of its nodes' values.

For example:
Given binary tree {1,#,2,3},

   1    \     2    /   3

return [1,2,3].

Note: Recursive solution is trivial, could you do it iteratively?

題意:

對一個二叉樹做一個前序歷遍(請用迭代的方式)

題解(遞歸):

雖然題目要求使用迭代的方式，但我們還是先以遞歸的方式歷遍，以便於理解。遞歸的方式非常直觀，是以中(root)->左(root.left)->右(root.right)的方式來依序拜訪每個樹的節點，可以很容易地寫出下面的代碼：

package LeetCode.Medium;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import LeetCode.Dependencies.TreeNode;/** * Definition for a binary tree node. * public class TreeNode { *     int val; *     TreeNode left; *     TreeNode right; *     TreeNode(int x) { val = x; } * } * 中左右 */public class BinaryTreePreorderTraversal_Recursive {    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {        List<Integer> result = new ArrayList<>();        if(root == null)            return result;                helper(root, result);           return result;    }        void helper(TreeNode root, List<Integer> result) {    //若此節點沒有值則返回        if(root == null)            return;                //將此節點放入結果當中        result.add(root.val);                //進行左子樹的歷遍        if(root.left != null)            helper(root.left, result);                //進行右子樹的歷遍        if(root.right != null)            helper(root.right, result);    }}

題解(迭代):

但依據題目要求，我們仍需要使用迭代來解這一道題，故我們利用Stack(棧)的思想來解這道題，棧的思想是先進後出，我們可以寫出下面的迭代步驟:

  1.將首節點加入stack中
  =====(直到stack為空)========
  2.將stack排出一個，並指定為root
  3.將root的值加入結果
  4.將root.right放入stack(有左比右先拜訪的效果)
  5.將root.left放入stack
  =====(stack為空後)==========
  6.輸出結果

ex:
  1                        stack     result
 / \          =========================
2  3        step0     1           null
/ \            step1     3,2        1
      4   5          step2     3,5,4     1,2
                       step3     3,5        1,2,4
                       step4     3           1,2,4,5
                       step5     null       1,2,4,5,3

package LeetCode.Medium;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.Stack;import LeetCode.Dependencies.TreeNode;/** * Definition for a binary tree node. * public class TreeNode { *     int val; *     TreeNode left; *     TreeNode right; *     TreeNode(int x) { val = x; } * } * 中左右(迭代版) */public class BinaryTreePreorderTraversal {/* * 1.將首節點加入stack中 * =====(直到stack為空)======== * 2.將stack排出一個，並指定為root * 3.將root的值加入結果 * 4.將root.right放入stack(有左比右先拜訪的效果) * 5.將root.left放入stack * =====(stack為空後)========== * 6.輸出結果ex:   1          stack     result  / \   ========================= 2   3  step0  1         null/ \     step1  3,2       1   4   5    step2  3,5,4     1,2            step3  3,5       1,2,4            step4  3         1,2,4,5            step5  null      1,2,4,5,3*/    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {        //用來存儲結果        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();                //對於root == null的情況        if(root == null)            return result;                //利用stack來進行樹的歷遍        Stack<TreeNode> stack = new Stack<TreeNode>();                //一定要將第一個節點放入stack中        stack.push(root);                while(stack.empty() == false) {            //先推出stack最後一個加入的TreeNode            root = stack.pop();                        //加入結果當中            result.add(root.val);                        //將右節點放入stack中(因為先進後出，故右邊會比左邊慢被排出來)            if(root.right != null) {                stack.push(root.right);            }                        //將左節點放入stack中(因為先進後出，故左邊會比右邊快被排出來)            if(root.left != null) {                stack.push(root.left);            }        }                //返回答案        return result;    }}