程序員應知應會之一文讀懂二叉樹的四種遍歷
樹是編程中的一種最為重要的數(shù)據(jù)結構了,應用范圍很廣。比如說人們常用的操作系統(tǒng),如Windows和Linux,它們的文件管理系統(tǒng)都是樹型結構的。而這其中二叉樹又是應用最廣的樹,因此也是很多程序員入門時學習的主要數(shù)據(jù)結構。
從外表上來看,二叉樹非常簡單,每個節(jié)點延伸出兩個子節(jié)點,一層一層地延續(xù)下去,像人們的祖譜一樣,非常容易理解。
二叉樹相關的編程中,二叉樹的遍歷是最為常見的一種,對于普通人來說,如果想遍歷上圖的二叉樹的話,很多人都會很直白地一層一層讀下去,于是遍歷出來的結果就是ABCDEFG。非常直觀。
但是計算機的計算方式和人們的思維方式是不一樣的,這種層次遍歷對于人來說非常好理解,但是對于計算機來說,并不是很好理解。
所以為了更符合計算機的思考方式,研究人員提出了先序遍歷、中序遍歷、后序遍歷三種算法。這三種算法都是如何遍歷二叉樹的呢?我們來看一下。
一、先序遍歷
先序遍歷(Pre-order),也叫前序遍歷,按照根左右的順序沿一定路徑經(jīng)過路徑上所有的結點。在二叉樹中,對每個節(jié)點都是,先根后左再右。也就是,根左右。具體實現(xiàn)方法如下:
public static void preOrder(BinTreeNode t) {
if (null == t ) return;
System.out.println(t.getData());
preOrder(t.getlChild());
preOrder (t.getrChild());
}
對于上圖的二叉樹,遍歷結果為,abdcegf。
二、中序遍歷
中序遍歷,也叫中根遍歷、中序周游。中序遍歷首先遍歷左子樹,然后訪問根結點,最后遍歷右子樹。也就是,左根右。具體實現(xiàn)方法如下:
public static void inOrder(BinTreeNode t) {
if (null == t ) return;
inOrder(t.getlChild());
System.out.println(t.getData());
inOrder (t.getrChild());
}
對于上圖的二叉樹,遍歷結果為:dbagefc。
三、后序遍歷
后序遍歷(LRD)也叫做后根遍歷、后序周游。后序遍歷首先遍歷左子樹,然后遍歷右子樹,最后訪問要節(jié)點。也就是,左右根。具體實現(xiàn)方法如下:
public static void postOrder(BinTreeNode t) {
if (null == t ) return;
postOrder(t.getlChild());
postOrder (t.getrChild());
System.out.println(t.getData());
}
對于上圖的二叉樹,遍歷結果為:dbgefca。
可以看到,上面的三種算法中,區(qū)別就是在于打印節(jié)點數(shù)據(jù)(應用節(jié)點數(shù)據(jù)域)的代碼位置不一樣而已。對于計算機來說,使用遞歸算法,非常簡潔明了。
四、層次遍歷
那么更符合人們習慣的層次遍歷,計算機又需要怎樣執(zhí)行呢?我們可以看到,對于計算機而言,最大的問題在于它并不知道哪個節(jié)點屬于哪一層,因此,我們需要使用代碼記錄,每個層次的節(jié)點信息。通常情況下,我們可以使用隊列來實現(xiàn)。代碼如下:
public static void levelOrder(BinTreeNode t) {
Queue<BinTreeNode> q = new LinkedList<>();
q.offer(t);
while (!q.isEmpty()){
int size = q.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
BinTreeNode node = q.poll();
System.out.println(node.getData());
if (node.getlChild()!= null) q.offer(node.getlChild());
if (node.getrChild() != null) q.offer(node.getrChild());
}
}
}
打印結果為:abcdefg。
我們可以看到,對于人類來講最為簡潔明了的層次算法,對于計算機編程來說,需要的代碼量要大很多。原因在于對于人們來說直觀的約束條件,如哪個節(jié)點在哪一層,對于計算機來說并不直觀。因此,很多時候對于程序員來說,要按照計算機的思維來看問題,這樣寫出的代碼才能更符合計算機的習慣。