leetcode 题解:Binary Tree Preorder Traversal （二叉树的先序遍历）

题目：

Given a binary tree, return the preorder traversal of its nodes' values.

For example:
Given binary tree {1,#,2,3},

   1
    
     2
    /
   3

return [1,2,3].

Note: Recursive solution is trivial, could you do it iteratively?

说明：

      1）递归和非递归实现，其中非递归有两种方法

      2）复杂度，时间O（n）,空间O（n）

实现：

一、递归

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode *root) {
      vector<int> root_vec;
      vector<int> left_vec;
      vector<int> right_vec;
      if(root==NULL) return root_vec;
      root_vec.push_back(root->val);
      if(root->left!=NULL) left_vec=preorderTraversal(root->left);
      if(root->right!=NULL) right_vec=preorderTraversal(root->right);
      root_vec.insert(root_vec.end(),left_vec.begin(),left_vec.end());
      root_vec.insert(root_vec.end(),right_vec.begin(),right_vec.end());
      return root_vec;
    }
};

二、非递归

根据先序遍历的顺序，先访问根节点，再访问左子树，后访问右子树，而对于每个子树来说，又按照同样的访问顺序进行遍历，非递归的实现思路如下：

对于任一节点P，

1）输出节点P，然后将其入栈，再看P的左孩子是否为空；

2）若P的左孩子不为空，则置P的左孩子为当前节点，重复1）的操作；

3）若P的左孩子为空，则将栈顶节点出栈，但不输出，并将出栈节点的右孩子置为当前节点，看其是否为空；

4）若不为空，则循环至1）操作；

5）如果为空，则继续出栈，但不输出，同时将出栈节点的右孩子置为当前节点，看其是否为空，重复4）和5）操作；

6）直到当前节点P为NULL并且栈空，遍历结束。

a、下面代码实现常规，和上面分析过程一致

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode *root) {
       vector<int> preorder_vec;
       TreeNode *p=root;//定义用来指向当前访问的节点的指针  
       if(p==NULL) return preorder_vec;//若为空树，则返回空vector
       stack<TreeNode *> treenode_stack;//创建一个空栈
       //直到当前节点p为NULL且栈空时，循环结束 
       while(p||!treenode_stack.empty())
       {
          //从根节点开始，输出当前节点，并将其入栈，  
          //同时置其左孩子为当前节点，直至其没有左孩子，及当前节点为NULL  
           preorder_vec.push_back(p->val);
           treenode_stack.push(p);
           p=p->left;
           //如果当前节点p为NULL且栈不空，则将栈顶节点出栈，  
          //同时置其右孩子为当前节点,循环判断，直至p不为空 
           while(!p&&!treenode_stack.empty())
           {
               p=treenode_stack.top();
               treenode_stack.pop();
               p=p->right;
           }
       }
    }
};

b、下面代码实现较简洁（个人感觉，不喜勿喷）

/**
 * Definition for binary tree
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(NULL), right(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode *root) {
     stack<TreeNode *> preorder_stack;
     TreeNode *p=NULL;
     vector<int> preorder_vec;
     if(root==NULL) return preorder_vec;//若为空树，则返回空vector
     preorder_stack.push(root);//当前节点入栈
     while(!preorder_stack.empty())
     {
         p=preorder_stack.top();//栈顶节点出栈、输出
         preorder_stack.pop();
         preorder_vec.push_back(p->val);
         //注意，下面入栈顺序不能错 ，因为先右后左，
         //这样出栈时先遍历才是左孩子（左->中->右）
         if(p->right)   preorder_stack.push(p->right);//若存在右孩子，则入栈
         if(p->left)   preorder_stack.push(p->left);//若存在左孩子，则入栈
     }
     return preorder_vec;
    }
};