二叉树的定义

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struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode *left;
    TreeNode *right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
};

二叉树的递归遍历

写递归需按照这三要素来写：

  1. 确定递归函数的参数和返回值： 确定哪些参数是递归的过程中需要处理的，那么就在递归函数里加上这个参数， 并且还要明确每次递归的返回值是什么进而确定递归函数的返回类型。

  2. 确定终止条件： 写完了递归算法, 运行的时候，经常会遇到栈溢出的错误，就是没写终止条件或者终止条件写的不对，操作系统也是用一个栈的结构来保存每一层递归的信息，如果递归没有终止，操作系统的内存栈必然就会溢出。

  3. 确定单层递归的逻辑： 确定每一层递归需要处理的信息。在这里也就会重复调用自己来实现递归的过程。

前序遍历：

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void traversal(TreeNode* cur, vector<int>& vec) {
        if (cur == NULL) return;
        vec.push_back(cur->val);    // 中
        traversal(cur->left, vec);  // 左
        traversal(cur->right, vec); // 右
    }

144. 二叉树的前序遍历

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class Solution {
public:
    void pre(TreeNode* root,vector<int> &ans){
        if(root==nullptr) return;
        ans.push_back(root->val);
        pre(root->left,ans);
        pre(root->right,ans);

    }
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ans;
        pre(root,ans);
        return ans;
        
    }
};

145. 二叉树的后序遍历

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class Solution {
public:
    void pre(TreeNode* root, vector<int>& ans) {
        if (root == nullptr)
            return;
        pre(root->left, ans);
        pre(root->right, ans);
        ans.push_back(root->val);
    }
    vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ans;
        pre(root,ans);
        return ans;
    }
};

懒得改名称

94. 二叉树的中序遍历

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class Solution {
public:
void pre(TreeNode* root, vector<int>& ans) {
        if (root == nullptr)
            return;
        pre(root->left, ans);
        ans.push_back(root->val);
        pre(root->right, ans);
    }
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> ans;
        pre(root,ans);
        return ans;
    }
};

二叉树的迭代遍历

前序

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

中序（加指针）

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vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        // vector<int> ans;
        // pre(root,ans);
        // return ans;
        stack<TreeNode*> st;
        vector<int> res;
        TreeNode* cur = root;
        while(cur!=nullptr || !st.empty()) {
            if (cur != nullptr) {
                st.push(cur);
                cur = cur->left;
            } else {
                cur = st.top();
                st.pop();
                res.push_back(cur->val);
                cur = cur->right;
            }
        }
        return res;
    }

后序（=前序+reverse（res））

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vector<int> postorderTraversal(TreeNode* root) {
        // vector<int> ans;
        // pre(root,ans);
        // return ans;
        stack<TreeNode*> st;
        vector<int> res;
        if(root==nullptr) return res;
        st.push(root);
        while(!st.empty()){
            TreeNode* cur = st.top();
            st.pop();
            res.push_back(cur->val);
            if(cur->left) st.push(cur->left);
            if(cur->right) st.push(cur->right);
        }
        reverse(res.begin(),res.end());
        return res;

二叉树的统一迭代法

思路：无法同时解决访问节点（遍历节点）和处理节点（将元素放进结果集）不一致的情况。那就将访问的节点放入栈中，把要处理的节点也放入栈中但是要做标记。就是要处理的节点放入栈之后，紧接着放入一个空指针作为标记。

中序（右中左）

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class Solution {
public:
    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> result;
        stack<TreeNode*> st;
        if (root != NULL) st.push(root);
        while (!st.empty()) {
            TreeNode* node = st.top();
            if (node != NULL) {
                st.pop(); // 将该节点弹出，避免重复操作，下面再将右中左节点添加到栈中
                ///////////////////////////////////////////////////
                if (node->right) st.push(node->right);  // 添加右节点（空节点不入栈）
                st.push(node);                          // 添加中节点
                st.push(NULL); // 中节点访问过，但是还没有处理，加入空节点做为标记。
                if (node->left) st.push(node->left);    // 添加左节点（空节点不入栈）
                ///////////////////////////////////////////////////
            } else { // 只有遇到空节点的时候，才将下一个节点放进结果集
                st.pop();           // 将空节点弹出
                node = st.top();    // 重新取出栈中元素
                st.pop();
                result.push_back(node->val); // 加入到结果集
            }
        }
        return result;
    }
};

前序（右左中）
后续（中右左）

层序遍历

102. 二叉树的层序遍历

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class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        queue<TreeNode*> qu;
        vector<vector<int>> res;
        if (root == nullptr)
            return res;
        qu.push(root);
        while (!qu.empty()) {
            vector<int> tmp;
            int s = qu.size();
            for (int i = 0; i < s; i++) {
                TreeNode* cur = qu.front();
                qu.pop();
                tmp.push_back(cur->val);
                if (cur->left)
                    qu.push(cur->left);
                if (cur->right)
                    qu.push(cur->right);
            }
            res.push_back(tmp);
        }
        return res;
    }
};

递归法没想到

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class Solution {
public:
    void order(TreeNode* cur, vector<vector<int>>& result, int depth) {
        if (cur == nullptr)
            return;
        if (result.size() == depth)
            result.push_back(vector<int>());
        result[depth].push_back(cur->val);
        order(cur->left, result, depth + 1);
        order(cur->right, result, depth + 1);
    }
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        vector<vector<int>> result;
        int depth = 0;
        order(root, result, depth);
        return result;
    }
};