[数据结构与算法]二叉树—二叉树的前序遍历(leetcode 144)

题目描述

给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的 前序 遍历。

示例 1：

输入：root = [1,null,2,3]
输出：[1,2,3]

示例 2：

输入：root = []
输出：[]

示例 3：

输入：root = [1]
输出：[1]

示例 4：

输入：root = [1,2]
输出：[1,2]

示例 5：

输入：root = [1,null,2]
输出：[1,2]

提示：

??? 树中节点数目在范围 [0, 100] 内
??? -100 <= Node.val <= 100

进阶：递归算法很简单，你可以通过迭代算法完成吗？

算法分析

https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-preorder-traversal/solution/dong-hua-mo-ni-er-cha-shu-qian-xu-die-da-q9yn/

代码

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    vector<int> preorderTraversal(TreeNode* root) {
        TreeNode* p = root;
        TreeNode* q = nullptr;
        vector<int> ans;
        while(p) {
            q = p->left;
            if(q) {
                while(q->right != nullptr && q->right != p) {
                    q = q->right;
                }
                if(q->right == nullptr) {
                    ans.push_back(p->val);
                    q->right = p;
                    p = p->left;
                    continue;
                } else {
                    q->right = nullptr;
                }
            } else {
                ans.emplace_back(p->val);
            }
            p = p->right;
        }
        return ans;
    }
};

时间复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n是二叉树的节点数。没有左子树的节点只被访问一次，有左子树的节点被访问两次。

空间复杂度：O(1)。只操作已经存在的指针（树的空闲指针），因此只需要常数的额外空间。