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对于二叉树遍历,递归实现与非递归实现在时间上有什么区别

对于二叉树遍历,递归实现与非递归实现在时间上的区别是非递归比较容易搞内联,当然递归可以做尾递归优化,但二叉树遍历这样子的只能优化掉其中一处递归。

一、对于二叉树遍历,递归实现与非递归实现在时间上的区别

对于二叉树遍历,递归实现与非递归实现在时间上的区别是非递归比较容易搞内联,当然递归可以做尾递归优化,但二叉树遍历这样子的只能优化掉其中一处递归。

递归版本(先、中、后序)

递归版的遍历算法很简单了,我们只需要改变打印次序就好了,也没有什么可讲的!

// 递归版

// 先序遍历

void printPreorder1(TreeNode* head){

    if (head == nullptr){

        return;

    }

    cout << head->value << ” “;

    printPreorder1(head->left);

    printPreorder1(head->right);

}

// 中序遍历

void printInorder1(TreeNode* head){

    if (head == nullptr){

        return;

    }

    printInorder1(head->left);

    cout << head->value << ” “;

    printInorder1(head->right);

}

// 后序遍历

void printPostorder1(TreeNode* head){

    if (head == nullptr){

        return;

    }

    printPostorder1(head->left);

    printPostorder1(head->right);

    cout << head->value << ” “;

}

非递归版本(先、中、后序)

首先我们要清楚,任何算法的递归版本都可以改成非递归版本,因为函数递归调用其实质就是压栈的过程,那么我们完全可以使用堆栈来模拟这个过程!

先序遍历

我们将数的每个节点压入栈中,由于是先序遍历,首先压入的是根节点,然后弹出(弹出节点时打印信息,且一个循环弹出一个节点),接着是压入右子树节点,最后压入左子树节点。为什么要这样呢?由于堆栈是“先进后出”结构,我们想要先打印左子树,因此最后压入左子树,循环这个过程,就达到了我们的目的。

// 迭代版

void printPreorder2(TreeNode* head){

    cout << “Pre Order:” << endl;

    if (head != nullptr){

        stack<TreeNode*> *sta = new stack<TreeNode*>;

        sta->push(head);

        TreeNode* cur = head;

        while(!sta->empty()){

            cur = sta->较好();

            sta->pop();

            cout << cur->value << ” “;

            if (cur->right != nullptr){

                sta->push(cur->right);

            }

            if (cur->left != nullptr){

                sta->push(cur->left);     // 先压右边节点,再压左边节点,这与栈的特性有关

            }

        }

    }

    cout << endl;

}

中序遍历

中序时,我们首先去遍历二叉树的左分支,并将节点压入栈中,只到找到最左边的叶节点,接着弹出(并打印节点),并看其有没右分支,如果没有,栈再弹出一个节点(根节点),看其有没有右分支。每次弹出,都要观察其是否有右分支,也就是说每个节点都遍历了两次!

void printInorder2(TreeNode* head){

     cout << “In Order:” << endl;

     if(head != nullptr){

         stack<TreeNode*>* sta = new stack<TreeNode*>;

         TreeNode* cur = head;

         while(!sta->empty() || cur != nullptr){

             if(cur != nullptr){

                sta->push(cur);

                cur = cur->left;

             }else{

                cur = sta->较好();

                sta->pop();

                cout << cur->value << ” “;

                cur = cur->right;

             }

         }

     }

     cout << endl;

}

后序遍历

后序遍历在意思上和前序遍历相近,而前序遍历的压栈顺序为:根、右、左。那么如果我们使用两个堆栈,名列前茅个压栈顺序为:根、左、右,但是在(先序遍历时)弹出根节点时将根节点压入第二个堆栈,为什么这里压栈顺序要为左右呢?很简单,在名列前茅个堆栈中最后压入右子树,那么右子树会最先压入第二个堆栈,相应的,当第二个堆栈弹出时,右子树会在左子树的后面弹出(先进后出)。注意:根节点是最先被压入名列前茅个栈中的,同时也是最先被压入第二个栈中的!

void printPostorder2(TreeNode* head){

    cout << “Post Order:” << endl;

    if (head != nullptr){

        stack<TreeNode*>* sta1 = new stack<TreeNode*>;

        stack<TreeNode*>* sta2 = new stack<TreeNode*>;

        TreeNode* cur = head;

        sta1->push(cur);

        while(!sta1->empty()){

            cur = sta1->较好();

            sta1->pop();      // 弹出的是最晚被压入栈的数据

            sta2->push(cur);

            if(cur->left != nullptr){

                sta1->push(cur->left);

            }

            if(cur->right != nullptr){

                sta1->push(cur->right);

            }

        }

        while(!sta2->empty()){

            cur = sta2->较好();

            sta2->pop();

            cout << cur->value << ” “;

        }

    }

    cout << endl;

}

延伸阅读:

二、二叉数的概念和分类

二叉树是每个树节点非常多有两个子树的一种特殊的树结构,其有一些内在的性质,比如,若二叉树的层次从0开始,则在二叉树的第i层至多有2i个节点(i>=0),高度为k的二叉树非常多有2k+1−1个节点(空树的高度为-1)。其类别为以下几种:

  1. 满二叉树:所有的叶节点全部在底层,并且在底层全部铺满的二叉树
  2. 完全二叉树:叶节点只能出现在最后两层,并且最底层的叶节点都向左对齐
  3. 二叉搜索树:要求每个节点本身大于其左子树,而小于其右子树,对其进行中序遍历后,会得到一个有序的列表,这是我们经常用到的一种数的结构
  4. 平衡二叉树:它是一 棵空树或它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1,并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树,并且满足二叉搜索树的规则。
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