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非递归实现二叉树前、中、后序遍历

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一、非递归实现前序遍历

1.思路

• 前序遍历的顺序是 ：根——左——右

• 模拟递归在栈上的执行过程

• 用栈来实现

1.用cur代替root的移动，将当前cur压栈并打印

2.cur指向当前cur的左子树，cur.left压栈并打印，直到cur的左边遇到空为止

3.先序遍历时，根节点压栈先不着急取出，栈是先进后出的，先找根的左子树，后续会出栈来利用根节点找右子树，栈维护了根节点出现的顺序

4.当cur为空时，弹出栈顶结点，栈顶结点的左边是为空的cur，要利用栈顶结点来找他的右边

5.如果此时栈顶元素的右边也为空，该节点的根左右找完了，当前结点代表着上一个根结点的左树找完了

6.上一个根节点的根、左找完了，弹出栈顶元素（上一个结点），来找他的右边

• 也就是说，先让cur来找根并打印，一直找下去，遇到空了找右边。当最小的左子树的根左右都找齐后，这个子树和它的上一级的根已经找到，需要开始找当前根的右边，形成循环。最后这个二叉树的左子树找齐后，开始找右子树。
• 用两个while循环，小循环的条件是cur不为空，负责进栈，大循环嵌套小循环，小循环外负责出栈
• 大循环的条件是：出栈结点的右边不为空，或者栈不为空

2.代码

    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
         if (root==null){
            return res;
        }
        TreeNode cur = root;//cur指向root
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

        while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
            while (cur != null) {//cur不等于空，进栈并打印
                stack.push(cur);
               // System.out.print(cur.val + " ");
               res.add(cur.val);
                cur = cur.left;//先找左树所有的根
            }
            TreeNode top = stack.pop();//cur为空了，出栈找结点的右边
            cur = top.right;//cur指向结点的右边，如果cur不为空，进入大循环，再次进小循环入栈
            //如果cur==null，则判断栈空不空，栈不为空，进入大循环，不进小循环，只出栈
        }
        return res;
    }

二、非递归实现二叉树的中序遍历

1.思路

1.和上面的前序遍历类似，不过中序遍历打印的顺序是： 左——根——右

2.所以在小循环中，cur找到左树的根后，进栈时不打印，等出栈时再打印

3.也就是说，找到叶子结点后，叶子结点左边为空时，弹出叶子结点并打印（左、根）

4.找叶子结点的右边，右边为空时，说明左中右已找完，

5.此时左边已打印完，cur为空，出栈并打印根节点，利用根节点找右边的结点

• 打印的位置与前序遍历不同

2.代码

    public List<Integer> inorderTraversal(TreeNode root) {
       List<Integer> res = new ArrayList<>();
         if (root==null){
            return res;
        }
        TreeNode cur = root;//cur指向root
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

        while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
            while (cur != null) {//cur不等于空，进栈并打印
                stack.push(cur);
               // System.out.print(cur.val + " ");
               
                cur = cur.left;//先找左树所有的根
            }
            TreeNode top = stack.pop();//cur为空了，出栈找结点的右边
            res.add(top.val);
            cur = top.right;//cur指向结点的右边，如果cur不为空，进入大循环，再次进小循环入栈
            //如果cur==null，则判断栈空不空，栈不为空，进入大循环，不进小循环，只出栈
        }
   
        
        return res;
    }

三、非递归实现二叉树的后序遍历

1.思路

• 后序遍历的具体思路类似，但是有不同的地方

• 前序遍历中，找结点的右边要出栈找，维护出栈顺序，出栈的那一刻起，左边之前已经为空或者打印了，出栈取到结点找到右边，如果有结点新的结点会进栈，如果为空说明子树应该找完了，此时跟出栈的结点无关了

• 中序遍历只是打印的位置不一样，前序和中序遍历，要看结点的右边，需要出栈来查看，出栈的目的是，根和左已经找完了，只需要取出来找右边就可以了，右边找完根据栈返回上一级

  1.后续遍历的顺序： 左——右——根

  2.因为根是最后打印的，先要看左节点，所以根节点先不能出栈，用peek取到 存的根节点，找根节点的右边

  3.右边为空时，打印栈顶的结点，弹出栈顶，cur为空，进入大循环，查看栈顶的右边，不为空，改变cur的指向

  4.出栈有要求，所以会造成peek元素过后，再次找到已经打印的结点

  5.所以在打印的时候还要判断是否打印过该节点

2.代码

    public void postorderNor(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        TreeNode cur = root;//cur指向root
        TreeNode prev = null;//记录打印过的结点
        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();

        while (cur != null || !stack.isEmpty()) {
            while (cur != null) {

                cur = cur.left;//先找左树所有的根
            }
            TreeNode top = stack.peek();//根节点不出栈，用peek取到根节点

            if (top.right==null||top.right ==prev ){//排除打印过的元素
                //左边找到了，右边为空，打印栈中的结点
                System.out.print(top.val+" ");
                stack.push(top);//打印完后弹出
                //此时cur为空
                prev = top;//记录打印过的结点

            }else {
                cur = top.right;//右边不为空，cur指向右边
            }
        }
    }

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