1. 定义二叉树结构

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */

2. 前序遍历：访问某个节点时，并且访问其左子树节点并将已访问节点入栈。在节点出栈时，判断节点是否存在右子树。如果存在，则按上述方法重复执行。

class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ret;
        if (root == nullptr) {
            return ret;
        }
        stack<TreeNode *> stk;
        TreeNode *p = root;
        while (p) {
            ret.push_back(p->val);
            stk.push(p);
            p = p->left;
        }
        while (!stk.empty()) {
            p = stk.top();
            stk.pop();
            p = p->right;
            while (p) {
                ret.push_back(p->val);
                stk.push(p);
                p = p->left;
            }
        }
        return ret;
    }
};

3. 中序遍历：先将节点以及节点的左子树节点推送入栈；之后出栈时访问节点，并判断是否存在右子树。如果存在，则按上述方法将其左子树节点推送入栈。

class Solution {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ret;
        if (root == nullptr) {
            return ret;
        }
        stack<TreeNode *> stk;
        TreeNode *p = root;
        while (p) {
            stk.push(p);
            p = p->left;
        }
        while (!stk.empty()) {
            p = stk.top();
            stk.pop();
            ret.push_back(p->val);
            p = p->right;
            while (p) {
                stk.push(p);
                p = p->left;
            }
        }
        return ret;
    }
};

4. 后序遍历：与中序遍历类似，先将节点以及节点的左子树节点推送入栈；之后出栈时访问节点，并判断是否存在右子树，并且右子树没有被访问过。如果存在，则按上述方法将其左子树节点推送入栈；否则节点出栈即可。
   如何判断右子树没有被访问过，我们使用一个last指针，即上次访问的节点。根据后序遍历的规律，如果当前节点有右子树，则上次访问的节点必定是其右子树节点，所以使用p->right != last判断右子树是否被访问过。

class Solution {
public:
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ret;
        if (root == nullptr) {
            return ret;
        }
        TreeNode *p = root;
        stack<TreeNode *> stk;
        while (p) {
            stk.push(p);
            p = p->left;
        }
        TreeNode *q = nullptr;
        while (!stk.empty()) {
            p = stk.top();
            if (p->right == nullptr || p->right == q) {
                ret.push_back(p->val);
                q = p;
                stk.pop();
                continue;
            } else {
                p = p->right;
                while (p) {
                    stk.push(p);
                    p = p->left;
                }
            }
        }
        return ret;
    }
};