[LintCode] Serialize and Deserialize Binary Tree（二叉树的序列化和反序列化）

描述

设计一个算法，并编写代码来序列化和反序列化二叉树。将树写入一个文件被称为“序列化”，读取文件后重建同样的二叉树被称为“反序列化”。

如何反序列化或序列化二叉树是没有限制的，你只需要确保可以将二叉树序列化为一个字符串，并且可以将字符串反序列化为原来的树结构。

对二进制树进行反序列化或序列化的方式没有限制，LintCode将您的serialize输出作为deserialize的输入，它不会检查序列化的结果。

样例

给出一个测试数据样例， 二叉树{3,9,20,#,#,15,7}，表示如下的树结构：

  3
 / \
9  20
  /  \
 15   7

我们的数据是进行 BFS 遍历得到的。当你测试结果 wrong answer时，你可以作为输入调试你的代码。

你可以采用其他的方法进行序列化和反序列化。

代码

GitHub 的源代码，请访问下面的链接：

https://github.com/cwiki-us/java-tutorial/blob/master/src/test/java/com/ossez/lang/tutorial/tests/lintcode/LintCode0007SerializeAndDeserialize.java

package com.ossez.lang.tutorial.tests.lintcode;

import java.util.ArrayList;

import org.junit.Test;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.ossez.lang.tutorial.models.TreeNode;

/**
 * <p>
 * 7
 * <ul>
 * <li>@see <a href=
 * "https://www.cwiki.us/display/ITCLASSIFICATION/Serialize+and+Deserialize+Binary+Tree">https://www.cwiki.us/display/ITCLASSIFICATION/Serialize+and+Deserialize+Binary+Tree</a>
 * <li>@see<a href=
 * "https://www.lintcode.com/problem/serialize-and-deserialize-binary-tree">https://www.lintcode.com/problem/serialize-and-deserialize-binary-tree</a>
 * </ul>
 * </p>
 *
 * @author YuCheng
 *
 */
public class LintCode0007SerializeAndDeserialize {

  private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LintCode0007SerializeAndDeserialize.class);

  /**
   *
   */
  @Test
  public void testMain() {
    logger.debug("BEGIN");
    String data = "{3,9,20,#,#,15,7}";

    System.out.println(serialize(deserialize(data)));

  }

  /**
   * Deserialize from array to tree
   *
   * @param data
   * @return
   */
  private TreeNode deserialize(String data) {
    // NULL CHECK
    if (data.equals("{}")) {
      return null;
    }

    ArrayList<TreeNode> treeList = new ArrayList<TreeNode>();

    data = data.replace("{", "");
    data = data.replace("}", "");
    String[] vals = data.split(",");

    // INSERT ROOT
    TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(vals[0]));
    treeList.add(root);

    int index = 0;
    boolean isLeftChild = true;
    for (int i = 1; i < vals.length; i++) {
      if (!vals[i].equals("#")) {
        TreeNode node = new TreeNode(Integer.parseInt(vals[i]));
        if (isLeftChild) {
          treeList.get(index).left = node;
        } else {
          treeList.get(index).right = node;
        }
        treeList.add(node);
      }

      // LEVEL
      if (!isLeftChild) {
        index++;
      }

      // MOVE TO RIGHT OR NEXT LEVEL
      isLeftChild = !isLeftChild;
    }

    return root;

  }

  /**
   *
   * @param root
   * @return
   */
  public String serialize(TreeNode root) {
    // write your code here
    if (root == null) {
      return "{}";
    }

    ArrayList<TreeNode> queue = new ArrayList<TreeNode>();
    queue.add(root);

    for (int i = 0; i < queue.size(); i++) {
      TreeNode node = queue.get(i);
      if (node == null) {
        continue;
      }
      queue.add(node.left);
      queue.add(node.right);
    }

    while (queue.get(queue.size() - 1) == null) {
      queue.remove(queue.size() - 1);
    }

    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append("{");
    sb.append(queue.get(0).val);
    for (int i = 1; i < queue.size(); i++) {
      if (queue.get(i) == null) {
        sb.append(",#");
      } else {
        sb.append(",");
        sb.append(queue.get(i).val);
      }
    }
    sb.append("}");
    return sb.toString();
  }

}

点评

本题目主要需要你对二叉树的遍历方法有所了解。

遍历二叉树主要有 2 类方法，分别为深度优先（DFS）和广度优先（BFS）。

在深度优先中，你有又可以使用前序，中序和后序搜索方法，你可以使用递归或者非递归算法实现。对于广度优先算法，一般都会采用非递归的实现方法进行实现。