遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

时间:2024-01-06 15:45:44

上节中已经学会了如何构建一个二叉搜索数,这次来学习下树的打印-基于递归的DFS,那什么是DFS呢?

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

有个概念就行,而它又分为前序、中序、后序三种遍历方式,这个也是在面试中经常会被问到的,下面来具体学习下,用三种遍历方法来遍历上节中的二叉数:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

前序遍历:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

那对于上面的二叉数用前序遍历,遍历过程如下:

1、先遍历根节点【5】

2、再遍历左子树:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

需要注意的是:遍历左右子树时仍然采用前序遍历方法。所以如下:

  a、先遍历根节点【3】

  b、再遍历左子树,由于只有一个结点则直接打印【1】

  c、再遍历右子树,由于只有一个结点则直接打印【4】

3、再遍历右子树:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

  a、先遍历根节点【8】

  b、再遍历左子树:

    遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

    ba、先遍历根节点【7】

    bb、再遍历左子树,由于只有一个结点则直接打印【6】

    bc、再遍历右子树,由于木有右子树,递归返回。

  c、再遍历右子树,由于木有右子树,递归返回。

至此整个前序遍历结束,结果如:【5】、【3】、【1】、【4】、【8】、【7】、【6】

下面看下代码具体实现,基于上节二叉搜索树的实现,增加一个遍历的方法,其它木变,直接上代码:

public class BinarySearchTree {
TreeNode root = null; class TreeNode{
int value;
int position;
TreeNode left = null, right = null;
TreeNode(int value, int position){
this.value = value;
this.position = position;
}
} public void add(int value, int position){
if(root == null){//生成一个根结点
root = new TreeNode(value, position);
} else {
//生成叶子结点
add(value, position, root);
}
} private void add(int value, int position, TreeNode node){
if(node == null)
throw new RuntimeException("treenode cannot be null");
if(node.value == value)
return; //ignore the duplicated value
if(value < node.value){
if(node.left == null){
node.left = new TreeNode(value, position);
}else{
add(value, position, node.left);
}
}else{
if(node.right == null){
node.right = new TreeNode(value, position);
}else{
add(value, position, node.right);
}
}
} //打印构建的二叉搜索树
static void printTreeNode(TreeNode node) {
if(node == null)
return;
System.out.println("node:" + node.value);
if(node.left != null) {
printTreeNode(node.left);
}
if(node.right != null) {
printTreeNode(node.right);
}
} //搜索结点
public int search(int value){
return search(value, root);
} private int search(int value, TreeNode node){
if(node == null)
return -1; //not found
else if(value < node.value){
System.out.println("Searching left");
return search(value, node.left);
}
else if(value > node.value){
System.out.println("Searching right");
return search(value, node.right);
}
else
return node.position;
} //二叉树遍历
public void travel(){
travel(root);
}
public void travel(TreeNode node){
if(node == null)
return;
System.out.println(" " + node.value);
travel(node.left);
travel(node.right);
} public static void main(String[] args) {
BinarySearchTree bst = new BinarySearchTree();
int a[] = { 5, 8, 3, 4, 1, 7, 6};
for(int i = 0; i < a.length; i++){
bst.add(a[i], i);
} bst.travel();
} }

编译运行:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

由于比较好理解,所以这里就不一一debug遍历方法去了,总之是首先先打印当前结点,之后再递归左右子树,刚好跟前序遍历的定义一样。

中序遍历:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

同样对于上面的二叉数用前序遍历,遍历过程如下:

1、先遍历左节点

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

  继续按着左中右的遍历顺序继续对左子树进行遍历,如下:
  a、先遍历左节点,由于只有一个结点直接打印【1】

  b、再遍历根节点【3】

  c、最后再遍历右节点【4】

2、再遍历根节点【5】

3、最后再遍历右节点:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

  继续按着左中右的遍历顺序继续对右子树进行遍历,如下:
  a、先遍历左节点
    遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

      aa、先遍历左节点【6】

      ab、再遍历根节点【7】

      ac、最后再遍历右节点,由于木有右节点直接结束递归。            

  b、再遍历根节点【8】

  c、最后再遍历右节点,由于木有右节点直接结束递归。

至此整个中序遍历结束,结果如:【1】、【3】、【4】、【5】、【6】、【7】、【8】

【提示】:有木有发现居然结果成了一组有序的数列,也就是说这又是一种排序的算法:将一组数用组成二叉搜索树之后然后再用中序遍历打印出来,当然这种排序算法不是特别好,只是从这个结果点可以联想到排序算法。

下面看下代码具体实现,比较简单,只需要简单修改travel的打印顺序既可,如下:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

编译运行:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序),跟预期一致。

后序遍历:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

同理,对于上面的二叉数用后序遍历,遍历过程如下:

1、先遍历左节点

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

  

  继续按着左右中的遍历顺序继续对左子树进行遍历,如下:
  a、先遍历左节点,由于只有一个结点直接打印【1】

  b、再遍历右节点【4】

  c、最后再遍历根节点【3】

2、再遍历右节点

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

  继续按着左右中的遍历顺序继续对右子树进行遍历,如下:
  a、先遍历左节点
    遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

      aa、先遍历左节点【6】

      ab、最后再遍历右节点,由于木有右节点直接忽略。
      ac、再遍历根节点【7】

  b、最后再遍历右节点,由于木有右节点直接结束递归。

  c、再遍历根节点【8】            

3、最后遍历根节点【5】

至此整个后序遍历结束,结果如:【1】、【4】、【3】、【6】、【7】、【8】、【5】

下面看下代码具体实现,同理只需要简单修改travel的打印顺序既可,如下:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序)

编译运行:

遍历二叉树 - 基于递归的DFS(前序,中序,后序),跟预期一致~

那以上的遍历方法的时间复杂度是多少呢?一个结点只访问一次,自然复杂度是O(n),其中n为结点个数。