二叉树的递归遍历

前言

对于数据结构其实一直有很大的兴趣,之前在面试的筹备过程中,陆陆续续刷过很多题,但是没有沉淀下来,所以从今年开始,准备系统的将自己学习的知识整理,作为自己的沉淀,也能和诸君分享所得。

万事要有一个开头,之所以选择了二叉树是因为二叉树基于基本数据结构,如数组,链表,栈,队列基础之上,可以将大部分的数据问题涵盖其中。多数的算法问题,如回溯,路径问题也都可以从二叉树基础上整理出一套方法论,所以就以此开始。

二叉树的三种遍历

首先学习一种数据结构,要先掌握这个数据结构的基本能力,比如数据结构的增删改查,而基于此之上,查询的能力毋庸置疑是curd的基础,那么本篇主要来介绍二叉树的遍历。

首先基于二叉树的定义

二叉树是n个有限元素的集合,该集合或者为空、或者由一个称为根(root)的元素及两个不相交的、被分别称为左子树和右子树的二叉树组成,是有序树。当集合为空时,称该二叉树为空二叉树。在二叉树中,一个元素也称作一个结点

由定义可推知,二叉树是具有天然的递归结构的,什么意思呢?
第一次接触递归的时候,大部分数据中的例子都是找盒子里的钥匙

首先你有一个盒子,需要你做的事情是从这个盒子里找到一把钥匙,然而盒子里可能没有钥匙,取而代之的可能是另外一个盒子。该怎么找到这把钥匙呢?

在这个盒子的问题中我们可以看到,大盒子里面的小盒子在处理的手段上其实是和大盒子一样的模式,打开每一个盒子我们都有两种结果,盒子里有钥匙,盒子里面有盒子。在小盒子里面找钥匙其实就是在大盒子里面找钥匙的本身。

所以,这个盒子就是我们的一个递归问题,我们递归的终点就是找到钥匙。那么盒子问题可以演化为

1、拆盒子。
2、找到钥匙停止下来。

由此具备了一个递归的条件

  1. 子问题须与原始问题为同样的事,且更为简单;
  2. 不能无限制地调用本身,须有个出口,化简为非递归状况处理。

在这里子问题就是盒子里的盒子,而终点就是我们的钥匙。再回头看我们二叉树的定义。二叉树每一个节点的左子树和右子树还是一颗二叉树(空树是特殊的二叉树),那么对于二叉树,之所以说满足天然的递归结构也是基于此。

1、二叉树的子树与二叉树是同样的结构,且更为简单。
2、二叉树的遍历终点既是空树。

由此,我们先尝试用递归来进行一次遍历二叉树吧~

首先,定义树的结构

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;
    }
}

接下来我们要清楚我们递归的重点,即当节点为空树时,不在遍历。

public void traversal(TreeNode node) {
        if(node == null) {
            return;
        }
    }

然后让我们开开心心的遍历出这颗二叉树,二叉树化成和二叉树本身一样,但是更简单的左子树和右子树

public void traversal(TreeNode node) {
        if(node == null) {
            return;
        }
        // 前序遍历
        System.out.println(node.val);
        traversal(node.left);
        traversal(node.right);

        // 中序遍历
        traversal(node.left);
        System.out.println(node.val);
        traversal(node.right);

        // 后序遍历
        traversal(node.left);
        traversal(node.right);
        System.out.println(node.val);

    }

顺带一提,对于二叉树来说的三种遍历模式也就如上,前序中序后续的差异就是把父节点是先看一下呢,还是在中间看一下呢,还是后看一下呢?本质上就是如此了,整理一下也就是

前序遍历:父节点->左子树->右子树
中序遍历:左子树->父节点->右子树
前序遍历:左子树->右子树->父节点

窃以为,之所以二叉树定义了这三种遍历的方式,就是从递归本身的方便性出发的,因为只需要调换一下递归单元中根节点的顺序,就可以得到三种遍历结果,毕竟如上面所说,二叉树是具有天然性质的递归结构嘛。

顺带一提,其实从二叉树的遍历中,我们也可以总结一下递归的注意点。

1、要知道什么时候结束递归。
2、每一个递归单元的形式是否一致。

之后在处理涉及递归的算法时,脑海中先把这两个问题想一下,对于算法的解题思路会清晰很多。

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