原题：297. 二叉树的序列化与反序列化

参考文章：297. Java bfs层序遍历

参考作者：Alex

题目

思路分析

针对参考文章中的代码进行思路分析、方法总结。

serialize() 序列化

分析

1. 使用 前序遍历 每个节点，如果不为null，则将值放入字符串中，如果为null，则放入"null"
2. 题目有说明不让用类成员、变量，所以不能用递归处理遍历
3. 由于前序遍历正好符合先进先出的原则，所以我们考虑用队列实现前序遍历
4. 将当前节点加入队列，判断节点是否为空，若不为空则当前节点出队列并将值拼接到字符串后，然后将当前节点的左右子节点入队列
5. 若当前节点为空，则没有子节点，直接拼接"null"字符串
6. 重复4、5步骤，直到队列为空
7. 对字符串进行处理后将其返回

代码

public String serialize(TreeNode root) {
        StringBuilder res = new StringBuilder("["); // 拼接的字符串

        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList(); // 保存节点队列
        queue.add(root); // 先从根节点开始

        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.remove(); // 出队首节点
            if (cur == null) {
                /*
                如果节点为空，说明没有子节点，直接拼接null到字符串中
                 */
                res.append("null,");
            } else {
                /*
                节点不为空，则将值加入字符串中
                并且将其左右节点加入队列中
                 */
                res.append(cur.val + ",");
                queue.add(cur.left);
                queue.add(cur.right);
            }
        }

        res.setLength(res.length() - 1); // 此时res中的值最后会多一个逗号，所以需要去掉最后一个字符
        res.append("]");
        return res.toString();
    }

deserialize() 反序列化

分析

1. 将字符串截取并分割，返回字符串数组，数组中的每一项都是一个节点值
2. 写一个方法，传节点值，返回该节点值的节点，如果值为"null"，则返回null
3. 此时我们可以将数组中的每一项看成一个节点
4. 问题变成了如何将数组中的每一个节点按照原先的顺序连接起来
5. 思路依然是用队列存储节点
6. 遍历数组，如果某一个父节点的左右子节点都已找到，那我们就寻找下一个父节点
7. 所以我们的队列应该存储尚未找到子节点的父节点
8. 那如何判断左右子节点都已找到呢？
   1. 我们可以用一个变量 isLeft 来存储是否为左节点
   2. isLeft默认为true
   3. 让父节点连接左节点，然后对isLeft取反，此时isLeft为false
   4. 然后连接右节点，再将isLeft取反，此时isLeft为true
   5. 如果isLeft又变回true，说明找到了左右子节点
   6. 此时父节点应该变为队列的队首
9. 当数组遍历完成之后，返回数组第一个节点

代码

public TreeNode deserialize(String data) {
        // 将字符串截取并分割，返回字符串数组，数组中的每一项都是一个节点值
        String[] arr = data.substring(1, data.length() - 1).split(",");

        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>(); // 存储尚未找到子节点的父节点
        TreeNode root = getNode(arr[0]); // 保存数组第一个节点，最终返回它
        TreeNode parent = root; // 临时的父节点变量
        boolean isLeft = true; // 判断是否已经找到了左右子节点

        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            TreeNode cur = getNode(arr[i]); // 遍历数组

            if (isLeft) {
                // 说明cur是parent的左节点
                parent.left = cur;
            } else {
                // 说明cur是parent的右节点
                parent.right = cur;
            }

            if (cur != null) {
                // 说明cur是一个父节点，但其左右子节点可能为空
                queue.add(cur);
            }

            isLeft = !isLeft; // 取反

            if (isLeft) {
                /*
                 如果此时为真，说明上面的cur是右节点，左右节点已经找到
                 队首出列，保存为新的父节点
                 */
                parent = queue.poll();
            }
        }

        return root;
    }

    /**
     * 返回以val为值的节点
     * @param val 如果val为"null"，则返回null
     * @return 返回以val为值的节点
     */
    private TreeNode getNode(String val) {
        if (val.equals("null")) {
            return null;
        }

        return new TreeNode(Integer.valueOf(val));
    }