[Leetcode] 0094. 二叉树的中序遍历

94. 二叉树的中序遍历

题目描述

给定一个二叉树的根节点 root ，返回 它的 中序 遍历 。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,3,2]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

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？

解法

解法一：递归遍历

先递归左子树，再访问根节点，接着递归右子树。

解法二：栈实现非递归遍历

非递归的思路如下：
1.定义一个栈 stk
2.将树的左节点依次入栈
3.左节点为空时，弹出栈顶元素并处理
4.重复 2-3 的操作

复杂度分析

时间复杂度：\(O(n)\)，其中 \(n\) 为二叉树节点的个数。二叉树的遍历中每个节点会被访问一次且只会被访问一次。

空间复杂度：\(O(n)\)。空间复杂度取决于递归的栈深度，而栈深度在二叉树为一条链的情况下会达到 \(O(n)\) 的级别。

Python3

递归：

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def inorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        def dfs(root,res):
            if root is None:
                return
            dfs(root.left,res)
            res.append(root.val)
            dfs(root.right,res)
        res = []
        dfs(root,res)
        return res

非递归：

# Definition for a binary tree node.
# class TreeNode:
#     def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
#         self.val = val
#         self.left = left
#         self.right = right
class Solution:
    def inorderTraversal(self, root: Optional[TreeNode]) -> List[int]:
        ans, stk = [], []
        while root or stk:
            if root:
                stk.append(root)
                root = root.left
            else:
                root = stk.pop()
                ans.append(root.val)
                root = root.right
        return ans

C++

递归：

/**
 * 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 inorder(TreeNode* root,vector<int>& res){
        if(!root){
            return;
        }
        inorder(root->left,res);
        res.push_back(root->val);
        inorder(root->right,res);
    }

    vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int>res;
        inorder(root,res);
        return res;
    }
};

非递归：

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