Morris Traversal
昨天临近要睡觉的时候做了一个leetcode题目,“Recover BST”,算法很容易就想到了,直接找出两个异常点就好了,但是我写的算法是用栈实现的非递归遍历,空间复杂度是O(N),虽然比递归的要好点,但是题目说明里面那句“如果能用constant space ”却让我百思不得其解。难道我的解法不是最精简的?
我的解法说白了就是个preorder traversal,难道有可以不用traversal的办法,结果在discuss里面发现了一块代码,但是没怎么看明白了,接下来搜索资料,才知道这种解法叫“Morris Traversal”,实际上就是一种O(1)空间复杂度,O(N)空间复杂度的遍历方法。
我们知道,在深度搜索遍历的过程中,之所以要用递归或者是用非递归的栈方式,都是因为其他的方式没法记录当前节点的parent,而如果在每个节点的结构里面加个parent 分量显然是不现实的,那么Morris是怎么解决这一问题的呢?好吧,他用得很巧妙,实际上是用叶子节点的空指针来记录当前节点的位置,然后一旦遍历到了叶子节点,发现叶子节点的右指针指向的是当前节点,那么就认为以当前节点的左子树已经遍历完成。
以inorder为例,初始化当前节点为root,它的遍历规则如下:
- 如果当前节点为空,程序退出。
- 如果当前节点非空,
- 如果当前节点的左儿子为空,那么输出当前节点,当前节点重置为当前节点的右儿子。
- 如果当前节点的左儿子非空,找到当前节点左子树的最右叶子节点(此时最右节点的右儿子有两种情况,一种是指向当前节点,一种是为空,你也许感到奇怪,右节点的右儿子怎么可能非空,注意,这里的最右叶子节点只带的是原树中的最右叶子节点。),若其最右叶子节点为空,令其指向当前节点,将当前节点重置为其左儿子,若其最右节点指向当前节点,输出当前节点,将当前节点重置为当前节点的右儿子,并恢复树结构,即将最右节点的右节点再次设置为NULL
代码如下:
void MorrisTraversal(TreeNode * root){TreeNode *cur = root;TreeNode *rightmost;while(cur){if(cur->left){rightmost = cur->left;while(!rightmost->right&&rightmost->right!=cur){rightmost=rightmost->right;}if(!rightmost->right)rightmost->right = cur;else {cout<<cur->val<<" ";cur = cur->right;rightmost->right=NULL;}}else {cout<<cur->val<<" ";cur = cur->right;}}}
需要注意的是,世界上没有白吃的午餐,虽然这个遍历的时间复杂度还是O(N),但是此O(N)比之于用了栈的O(N)前面的系数还是要大些的,多出的耗费主要集中在寻找最右叶子。
对于preorder的情况,稍微将inorder的情况改写一下就好了。详情参考这篇文章。有人画了一幅图,其实这幅图看了作用也不大,只需要知道的是,本解法的关键在于,用当前节点的左子树的最右也自己点的右指针指向当前节点,使得恢复路径成为了可能。

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