《剑指 Offer (第 2 版)》第 37 题:序列化二叉树

第 37 题:序列化二叉树

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请实现两个函数,分别用来序列化和反序列化二叉树。

您需要确保二叉树可以序列化为字符串,并且可以将此字符串反序列化为原始树结构。

样例:

你可以序列化如下的二叉树

     8
   / \
 12  2
       / \
     6   4

为:"[8, 12, 2, null, null, 6, 4, null, null, null, null]"

注意:

  • 以上的格式是 AcWing 序列化二叉树的方式,你不必一定按照此格式,所以可以设计出一些新的构造方式。

分析:总之就是前序遍历。因为“前序遍历”有很好的性质:

《剑指 Offer (第 2 版)》第 37 题:序列化二叉树

说明:根据上面的序列化规则,上图中的二叉树被序列化成字符串 "1,2,4,$,$,$,3,5,$,$,6,$,$"

Python 代码:

class Solution:

    # 前序遍历
    def serialize(self, root):
        """Encodes a tree to a single string.

        :type root: TreeNode
        :rtype: str
        """

        res = ''
        if root is None:
            return '! '
        res += str(root.val)
        res += ' '
        res += self.serialize(root.left)
        res += self.serialize(root.right)
        return res

    def deserialize(self, data):
        """Decodes your encoded data to tree.

        :type data: str
        :rtype: TreeNode
        """
        arr = data.split(' ')
        return self.__helper(arr)

    def __helper(self, arr):
        if arr:
            top = arr.pop(0)
            if top != '!':
                root = TreeNode(int(top))
                root.left = self.__helper(arr)
                root.right = self.__helper(arr)
                return root
            else:
                return None

Python 代码:序列化时候,不用递归,用栈的写法

class TreeNode(object):
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.left = None
        self.right = None


class Solution:

    # 前序遍历
    def serialize(self, root):
        """Encodes a tree to a single string.

        :type root: TreeNode
        :rtype: str
        """

        res = []
        if root is None:
            return '!'

        stack = [root]
        while stack:
            top = stack.pop()
            if top is None:
                res.append('!')
            else:
                stack.append(top.right)
                stack.append(top.left)
                res.append(str(top.val))
        return ' '.join(res)

    def deserialize(self, data):
        """Decodes your encoded data to tree.

        :type data: str
        :rtype: TreeNode
        """
        queue = data.split(' ')
        return self.__build_tree(queue)

    def __build_tree(self, queue):
        if queue:
            top = queue.pop(0)
            if top != '!':
                root = TreeNode(int(top))
                root.left = self.__build_tree(queue)
                root.right = self.__build_tree(queue)
                return root
            else:
                return None
        # 如果 queue 为空,就什么都不做

Java 代码:序列化:前序遍历二叉树存入字符串中,反序列化:根据前序遍历重建二叉树

import java.util.LinkedList;

class TreeNode {
    int val;
    TreeNode left;
    TreeNode right;

    TreeNode(int x) {
        val = x;
    }
}

public class Solution {

    /**
     * 序列化一棵二叉树(其实就是前序遍历)
     * @param root
     * @return
     */
    public String serialize(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return "$,";
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder(root.val + ",");
        sb.append(serialize(root.left));
        sb.append(serialize(root.right));
        return sb.toString();
    }

    // 反序列化一棵二叉树
    public TreeNode deserialize(String str) {
        String[] strArr = str.split(",");
        LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
        for (String s : strArr) {
            queue.addLast(s);
        }
        return preOrder(queue);
    }

    // 使用队列就实现了迭代器的功能
    private TreeNode preOrder(LinkedList<String> queue) {
        String s = queue.removeFirst();
        if (!"$".endsWith(s)) {
            TreeNode newNode = new TreeNode(Integer.parseInt(s));
            newNode.left = preOrder(queue);
            newNode.right = preOrder(queue);
            // 理解将新创建的结点返回回去的必要性
            return newNode;
        }
        // 是 "$" 就返回空指针,注意这里的递归方法,会把空指针接在原来的树节点上
        return null;
    }
}

另一种写法:

Java 代码:

import java.util.LinkedList;

// 前序遍历
public class Solution2 {

    String Serialize(TreeNode root) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        preOrder(root, stringBuilder);
        return stringBuilder.toString();
    }

    // 上面函数的辅助函数
    private void preOrder(TreeNode node, StringBuilder stringBuilder) {
        if (node == null) {
            stringBuilder.append("#");
            stringBuilder.append(",");
            return;
        }
        stringBuilder.append(node.val);
        stringBuilder.append(",");
        preOrder(node.left, stringBuilder);
        preOrder(node.right, stringBuilder);
    }

    TreeNode Deserialize(String str) {
        String[] strings = str.split(",");
        int size = strings.length;
        System.out.println(size);
        LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            queue.addLast(strings[i]);
        }
        return inOrderGenerate(queue);
    }

    private TreeNode inOrderGenerate(LinkedList<String> queue) {
        if (queue.isEmpty()) {
            return null;
        }
        String s = queue.removeFirst();
        if (!"#".equals(s)) {
            TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s));
            root.left = inOrderGenerate(queue);
            root.right = inOrderGenerate(queue);
            return root;
        }
        return null;
    }
}

C++ 代码:

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:

    // Encodes a tree to a single string.
    string serialize(TreeNode* root) {
        string res;
        dfs_s(root, res);
        return res;
    }

    void dfs_s(TreeNode *root, string &res)
    {
        if (!root) {
            res += "null ";
            return;
        }
        res += to_string(root->val) + ' ';
        dfs_s(root->left, res);
        dfs_s(root->right, res);
    }

    // Decodes your encoded data to tree.
    TreeNode* deserialize(string data) {
        int u = 0;
        return dfs_d(data, u);
    }

    TreeNode* dfs_d(string &data, int &u)
    {
        if (u == data.size()) return NULL;
        int k = u;
        while (data[k] != ' ') k ++ ;
        if (data[u] == 'n') {
            u = k + 1;
            return NULL;
        }
        int val = 0;
        for (int i = u; i < k; i ++ ) val = val * 10 + data[i] - '0';
        u = k + 1;
        auto root = new TreeNode(val);

        root->left = dfs_d(data, u);
        root->right = dfs_d(data, u);

        return root;
    }
};

作者:yxc
链接:https://www.acwing.com/activity/content/code/content/20710/
来源:AcWing
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

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