[LeetCode] Binary Tree Preorder Traversal 二叉树的先序遍历

Given a binary tree, return the preorder traversal of its nodes' values.

Example:

Input: [1,null,2,3]
   1
    \
     2
    /
   3

Output: [1,2,3]

Follow up: Recursive solution is trivial, could you do it iteratively?

一般我们提到 树的遍历，最常见的有先序遍历，中序遍历，后序遍历和层序遍历，它们用递归实现起来都非常的简单。而题目的要求是不能使用递归求解，于是只能考虑到用非递归的方法，这就要用到stack来辅助运算。由于先序遍历的顺序是"根-左-右", 算法为：

1. 把根节点 push 到栈中

2. 循环检测栈是否为空，若不空，则取出栈顶元素，保存其值，然后看其右子节点是否存在，若存在则 push 到栈中。再看其左子节点，若存在，则 push 到栈中。

参见代码如下：

解法一：

class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        if (!root) return {};
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> s{{root}};
        while (!s.empty()) {
            TreeNode *t = s.top(); s.pop();
            res.push_back(t->val);
            if (t->right) s.push(t->right);
            if (t->left) s.push(t->left);
        }
        return res;
    }
};

下面这种写法使用了一个辅助结点p，这种写法其实可以看作是一个模版，对应的还有中序和后序的模版写法，形式很统一，方便于记忆。辅助结点p初始化为根结点，while 循环的条件是栈不为空或者辅助结点p不为空，在循环中首先判断如果辅助结点p存在，那么先将p加入栈中，然后将p的结点值加入结果 res 中，此时p指向其左子结点。否则如果p不存在的话，表明没有左子结点，取出栈顶结点，将p指向栈顶结点的右子结点，参见代码如下：

解法二：

class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        vector<int> res;
        stack<TreeNode*> st;
        TreeNode *p = root;
        while (!st.empty() || p) {
            if (p) {
                st.push(p);
                res.push_back(p->val);
                p = p->left;
            } else {
                p = st.top(); st.pop();
                p = p->right;
            }
        }
        return res;
    }
};

Github 同步地址：

https://github.com/grandyang/leetcode/issues/144

类似题目：

Binary Tree Inorder Traversal

Binary Tree Postorder Traversal

Binary Tree Level Order Traversal

Verify Preorder Sequence in Binary Search Tree

Verify Preorder Serialization of a Binary Tree

参考资料：

https://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/

https://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/discuss/45468/3-Different-Solutions

https://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/discuss/45493/Accepted-code.-Explaination-with-Algo.

https://leetcode.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/discuss/45266/Accepted-iterative-solution-in-Java-using-stack.

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