LeetCode：144.二叉树的前序遍历

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写在前面，前序遍历问题能用三种算法实现，分别为递归版、迭代版1、迭代版2，其中的差异和细节值得好好体会。

题目：前序遍历

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的 前序 遍历。

示例 1：

img

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输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

示例 2：

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输入：root = []
输出：[]

示例 3：

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输入：root = [1]
输出：[1]

示例 4：

img

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输入：root = [1,2]
输出：[1,2]

示例 5：

img

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输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]

提示：

  • 树中节点数目在范围 [0, 100] 内
  • -100 <= Node.val <= 100

进阶：递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

题解1（递归版）

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/**
 * 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) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void traversal(TreeNode* node, vector<int>& vec)
    {
        if (node == nullptr) {
            return;
        }
        vec.push_back(node->val);
        traversal(node->left, vec);
        traversal(node->right, vec);
    }
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> vec;
        traversal(root, vec);
        return vec;
    }
};

题解2（迭代版1）

思想：利用栈来替代递归的函数调用

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

题解3（迭代版2）

先序遍历的宏观过程：自顶向下的依次访问左侧链上的沿途节点，再倒过来，自底向上地依次遍历各个层次上的每一颗右子树

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/**
 * 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) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void visitAloneLeftBranch(TreeNode* x, vector<int>& res, stack<TreeNode*>& stk) {
        if (x == nullptr) {
            return;
        }
        while (x) {
            res.push_back(x->val);
            if (x->right) {
                stk.push(x->right);
            }
            x = x->left;
        }
    }

    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        if (root == nullptr) {
            return res;
        }
        stack<TreeNode*> stk;
        TreeNode* x = root;
        while (true) {
            visitAloneLeftBranch(x, res, stk);
            if (stk.empty()) {
                break;
            }
            x = stk.top();
            stk.pop();
        }
        return res;
    }
};