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【golang】二叉树的遍历

news 来源：原创 2024/5/20 7:32:55

本文使用golang实现二叉树的遍历，包含以下7种方法。

深度优先遍历
- 先序遍历
  - 递归法
  - 非递归法
- 中序遍历
  - 递归法
  - 非递归法
- 后序遍历
  - 递归法
  - 非递归法
广度优先遍历

二叉树节点定义：

type Node struct {Val   intLeft  *NodeRight *Node
}

深度优先遍历

先序遍历

定义：
1）访问根节点；
2）先序遍历左子树；
3）先序遍历右子树。

递归实现

func preorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}consume(root)preorder(root.Left, consume)preorder(root.Right, consume)
}

非递归实现
思路：使用一个栈实现
1）将根节点压入栈；
2）栈中弹出一个节点，访问该节点；
3）将该节点的右孩子、左孩子依次压入栈；
4）重复步骤2~3直至完成步骤3时栈为空。

栈实现：

type Stack struct {values []*Node
}func (s *Stack) Push(node *Node) {if s.values == nil {s.values = make([]*Node, 0)}s.values = append(s.values, node)
}func (s *Stack) Pop() *Node {sl := len(s.values)if sl <= 0 {return nil}node := s.values[sl-1]s.values = s.values[:sl-1]return node
}func (s *Stack) IsEmpty() bool {return len(s.values) == 0
}

func preorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}stack := Stack{}stack.Push(root)for node := stack.Pop(); node != nil; node = stack.Pop() {consume(node)if node.Right != nil {stack.Push(node.Right)}if node.Left != nil {stack.Push(node.Left)}}
}

中序遍历

定义：
1）中序遍历左子树；
2）访问根节点；
3）中序遍历右子树。

递归实现

func inorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}inorder(root.Left, consume)consume(root)inorder(root.Right, consume)
}

非递归实现
思路：使用一个栈实现
1）将根节点及其所有直系左孩子压入栈（直系左孩子：其父节点也是左孩子）；
2）栈弹出一个节点，访问该节点；
3）若弹出的节点有右孩子，则将右孩子视为根节点执行步骤1；
4）重复步骤2~3，直至栈为空。

func inorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}stack := Stack{}pushAllLeft(root, &stack)for !stack.IsEmpty() {node := stack.Pop()consume(node)if node.Right != nil {pushAllLeft(node.Right, &stack)}}
}func pushAllLeft(root *Node, stack *Stack) {for node := root; node != nil; node = node.Left {stack.Push(node)}
}

后序遍历

定义：
1）后序遍历左子树；
2）后序遍历右子树；
3）访问根节点。

递归实现

func postorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}postorder(root.Left, consume)postorder(root.Right, consume)consume(root)
}

非递归实现
思路：使用2个栈实现
1）将根节点压入栈1；
2）栈1弹出一个节点，将其左孩子、右孩子依次压入栈1；
3）将步骤2弹出的节点压入栈2；
4）重复步骤2~3，直至执行完步骤3时栈1为空；
5）栈2弹出一个节点，并访问该节点；
6）重复步骤5，直至栈2为空。

func postorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}stack1 := Stack{}stack2 := Stack{}stack1.Push(root)for !stack1.IsEmpty() {node := stack1.Pop()stack2.Push(node)if node.Left != nil {stack1.Push(node.Left)}if node.Right != nil {stack1.Push(node.Right)}}for !stack2.IsEmpty() {consume(stack2.Pop())}
}

广度优先遍历

定义：按从上往下、从左往右的顺序来遍历
思路：使用一个队列实现
1）将根节点加入队尾；
2）从队列头取出一个节点，访问该节点；
3）将该节点的左孩子、右孩子依次加入队尾；
4）重复步骤2~3，直至执行完步骤3时队列为空。

func widthorder(root *Node, consume func(*Node)) {if root == nil {return}queue := make([]*Node, 0)queue = append(queue, root)for len(queue) > 0 {node := queue[0]queue = queue[1:]consume(node)if node.Left != nil {queue = append(queue, node.Left)}if node.Right != nil {queue = append(queue, node.Right)}}
}