一、题目描述

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的前序遍历。

二、示例

示例1：
在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

示例4：
在这里插入图片描述

输入：root = [1,2]
输出：[1,2]

示例5：
在这里插入图片描述

输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]

三、实现

前序遍历很容易想到以下代码：

void PreOrder(BTNode* root)
{
	if (root == NULL)
	{
		//printf("NULL ");
		return;
	}

	printf("%c ", root->data);
	PreOrder(root->left);
	PreOrder(root->right);
}

但考虑到该题的接口设计：

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {

}

该函数返回接口前序遍历结果的数组，因此我们需要用上面前序遍历的递归实现方式把遍历的值存到数组里，并且这个数组是由我们malloc申请的，由调用preorderTraversal的人free释放。

我们先用malloc申请空间，但是申请多大空间？上面提供的函数接口还需要retrunSize作为返回值。这便需要我们先便利求出树中结点的总数。

int BinaryTreeSize(BTNode* root)
{
	return root == NULL ? 0 : BinaryTreeSize(root->left) + BinaryTreeSize(root->right) + 1;
}

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
    // 得到树中结点总数：一方面作为retrunSize返回值，另一方面作为下面申请空间大小的依据
	int size = BinaryTreeSize(root);
	printf("size:%d\n", size);
	int* preorder = (int*)malloc(size * sizeof(int));
}

申请完空间以后，我们需要将前序遍历序列放到我们申请的空间中，考虑到前序遍历我们使用递归实现的，因此我们需要将该过程放在子函数中：

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
void _preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* preorder, int* pIndex)
{
	if (root == NULL)
	{
		return;
	}
	
	printf("%d ", root->val);
	preorder[(*pIndex)++] = root->val;
	_preorderTraversal(root->left, preorder, pIndex);
	_preorderTraversal(root->right, preorder, pIndex);
}
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
	// 得到树中结点总数：一方面作为retrunSize返回值，另一方面作为下面申请空间大小的依据
	int size = BinaryTreeSize(root);
	printf("size:%d\n", size);
	int* preorder = (int*)malloc(size * sizeof(int));
	int index = 0;
	_preorderTraversal(root, preorder, &index);
	*returnSize = size;
	return preorder;
}

在子函数_preorderTraversal中我们利用前序遍历递归将前序遍历序列放到我们申请的空间里。

值得说的是该函数的接口中，我们需要放到我们申请的数组的索引值。该索引值是指针传参，为的就是递归的过程中左子树递归时的索引值和右子树递归时的索引值不同。假设我们使用值传递索引，在前序遍历的代码中，我们先递归左子树，左子树递归完以后返回到当前层，然后准备递归右子树时索引值没有变化，这就是代码中的bug。

// 错误的索引值index
void _preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* preorder, int index)
{
	if (root == NULL)
	{
		return;
	}
	
	printf("%d ", root->val);
	preorder[index++] = root->val;
	_preorderTraversal(root->left, preorder, index);
	_preorderTraversal(root->right, preorder, index);
}

完整代码：

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     struct TreeNode *left;
 *     struct TreeNode *right;
 * };
 */
/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int BinaryTreeSize(struct TreeNode* root)
{
	/*
	if (root == NULL)
	{
		return 0;
	}
	return 1 + BinaryTreeSize(root->left) + BinaryTreeSize(root->right);
	*/
	return root == NULL ? 0 : BinaryTreeSize(root->left) + BinaryTreeSize(root->right) + 1;
}
void _preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* preorder, int* pIndex)
{
	if (root == NULL)
	{
		return;
	}
	
	printf("%d ", root->val);
	preorder[(*pIndex)++] = root->val;
	_preorderTraversal(root->left, preorder, pIndex);
	_preorderTraversal(root->right, preorder, pIndex);
}
int* preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
	// 得到树中结点总数：一方面作为retrunSize返回值，另一方面作为下面申请空间大小的依据
	int size = BinaryTreeSize(root);
	*returnSize = size;
	printf("size:%d\n", size);

	int* preorder = (int*)malloc(size * sizeof(int));
	int index = 0;
	_preorderTraversal(root, preorder, &index);
	return preorder;
}

总结

总结：

1.在外层接口不方便递归时，将递归过程封装成子函数的思想可以借鉴。这让我想到了远古的回忆，在利用短路表达式判断一个数是否是素数的递归实现中，也是将递归的代码封装成一个子函数。

2.第二个注意点就是索引值的传递，我们需要传递指针，保证函数内部使用的指针指向的值同步更新。这一点在求二叉树中结点的个数接口中也有思想体现：

void BinaryTreeSize(BTNode* root, int* pn)
{
	if (root == NULL)
	{
		return;
	}

	++(*pn);
	BinaryTreeSize(root->left, pn);
	BinaryTreeSize(root->right, pn);
}