day104 144. 二叉树的前序遍历(Java)

题目来源: 144. 二叉树的前序遍历

题目描述：

• 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:

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]

思路

思路1 首先我们需要了解什么是二叉树的前序遍历：按照访问根节点——左子树——右子树的方式遍历这棵树，而在访问左子树或者右子树的时候，我们按照同样的方式遍历，直到遍历完整棵树。因此整个遍历过程天然具有递归的性质，我们可以直接用递归函数来模拟这一过程。

定义 preorder(root) 表示当前遍历到 root 节点的答案。按照定义，我们只要首先将 root 节点的值加入答案，然后递归调用 preorder(root.left) 来遍历 root 节点的左子树，最后递归调用 preorder(root.right) 来遍历 root 节点的右子树即可，递归终止的条件为碰到空节点。

具体实现1

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        preorder(root, res);
        return res;
    }

    public void preorder(TreeNode root, List<Integer> res) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        res.add(root.val);
        preorder(root.left, res);
        preorder(root.right, res);
    }
}

复杂度分析1:

• 时间复杂度：O(n)，其中n 是二叉树的节点数。每一个节点恰好被遍历一次。
• 空间复杂度：O(n)，为递归过程中栈的开销，平均情况下为O(logn)，最坏情况下树呈现链状，为O(n)。

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思路2 用迭代的方式实现方法一的递归函数，两种方式是等价的，区别在于递归的时候隐式地维护了一个栈，而我们在迭代的时候需要显式地将栈模拟出来，其余的实现与细节都相同 具体实现2

class Solution {
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        if (root == null) {
            return res;
        }

        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();
        TreeNode node = root;
        while (!stack.isEmpty() || node != null) {
            while (node != null) {
                res.add(node.val);
                stack.push(node);
                node = node.left;
            }
            node = stack.pop();
            node = node.right;
        }
        return res;
    }
}

复杂度分析1:

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是二叉树的节点数。每一个节点恰好被遍历一次。
• 空间复杂度：O(n)，为迭代过程中显式栈的开销，平均情况下为 O(logn)，最坏情况下树呈现链状，为 O(n)。