LintCode 7.Serialize and Deserialize Binary Tree（含测试代码）

题目描述

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。

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：

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。

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在编程过程中，采用Queue队列结构来保存树节点，因此有必要熟悉一下Queue接口（Deque接口是Queue接口的子接口，代表一个双端队列）的相关知识点。

1.Queue接口与List、Set属于同一级别，都是继承了Collection接口。LinkedList类实现了Queue接口，因此我们可以把LinkedList当成Queue来用。

2.Queue使用时要尽量避免Collection的add()和remove()方法，而是要使用offer()来加入元素，使用poll()来获取并移出元素。它们的优点是通过返回值可以判断成功与否，而add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常。

另外要用到字符串结构，需弄明白 String, StringBuilder 以及 StringBuffer 这三个类之间有什么区别？

1.首先说运行速度，或者说是执行速度，在这方面运行速度快慢为：StringBuilder > StringBuffer > String

　　String最慢的原因：

　　String为字符串常量，而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量，即String对象一旦创建之后该对象是不可更改的，但后两者的对象是变量，是可以更改的。

2. 再来说线程安全

　　在线程安全上，StringBuilder是线程不安全的，而StringBuffer是线程安全的。

因此：
　　String：适用于少量的字符串操作的情况

　　StringBuilder：适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

　　StringBuffer：适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

实现代码：

 import java.util.LinkedList;
 import java.util.Queue;

 class TreeNode {
     public int val;//节点的值
     public TreeNode left,right;//左右节点
     public TreeNode(int val){
         this.val = val;//初始化节点
         this.left = this.right = null;
     }
 }

 public class SerializeTree {
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         TreeNode node1 = new TreeNode(3);
         TreeNode node2 = new TreeNode(9);
         TreeNode node3 = new TreeNode(20);
         node1.left = node2;
         node1.right = node3;
         TreeNode node4 = new TreeNode(15);
         TreeNode node5 = new TreeNode(7);
         node3.left = node4;
         node3.right = node5;

         String s = new SerializeTree().serialize(node1);
         System.out.println(s);

         String str = new String("3,9,20,#,#,15,7");
         //TreeNode root = new SerializeTree().deserialize(s);
         TreeNode root = new SerializeTree().deserialize(str);
         System.out.println((int)root.val);
         System.out.println(root.left.val);
         System.out.println(root.right.val);

     }

     /*将一棵树序列化一个字符串*/
     public String serialize(TreeNode root) {
         Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
         StringBuffer sb = new StringBuffer();

         queue.offer(root);
         while(!queue.isEmpty()) {
             TreeNode data = queue.poll();
             if(data != null) {
                 sb.append(data.val+",");
                 queue.offer(data.left);
                 queue.offer(data.right);
             }
             else
                 sb.append("#,");
         }
         //return sb.toString();
         return sb.substring(0, sb.length()-1);//去掉字符串末尾的“，”号
     }

     /*将一个字符串反序列化为一棵树*/
     public TreeNode deserialize(String data) throws Exception {
         Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
         String string = data.substring(0, data.length());
         String[] s = string.split(",");
         /*for(int i =0;i<s.length-1;i++) {
             System.out.print(s[i]+" ");
         }
         System.out.println(s[s.length-1]);*/
         int i = 0;
         if(s[i].equals("#"))
             return null;

         TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
         queue.offer(root);

         while(!queue.isEmpty() && i < s.length-1 )  {
             i++;
             TreeNode tmp = queue.poll();

                 if(s[i].equals("#")) {

                     tmp.left = null;
                 }
             else
             {
                 TreeNode left = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
                 tmp.left = left;
                 queue.offer(left);
             }

             i++;
             if(s[i].equals("#"))
                 tmp.right = null;
             else
             {
                 TreeNode right = new TreeNode(Integer.parseInt(s[i]));
                 tmp.right = right;
                 queue.offer(right);
             }
         }
         return root;
     }

 }