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LeetCode - 94. Binary Tree Inorder Traversal 解題心得

Not In My Back Yard | 2021-10-05 00:00:04 | 巴幣 100 | 人氣 517

題目連結:


題目意譯:
給定一個二元樹的根節點 root ,回傳其節點值中序探訪(Inorder Traversal)。

限制:
樹中的節點數位於範圍 [0, 100] 中。
-100 ≦ Node.val ≦ 100
 
進階: 遞迴解顯而易見,你可以迭代解出來嗎?



範例測資:
範例 1:
輸入: root = [1,null,2,3]
輸出: [1,3,2]

範例 2:
輸入: root = []
輸出: []

範例 3:
輸入: root = [1]
輸出: [1]

範例 4:
輸入: root = [1,2]
輸出: [2,1]

範例 5:
輸入: root = [1,null,2]
輸出: [1,2]


解題思維:
遞迴版本可以參見這題(雖然該題是前序探訪,但是遞迴架構基本一樣)。



迭代版本的話,有著一個特別的演算法,其名為 Morris Traversal。其核心思想是基於穿線二元樹(Threaded Binary Tree,參見維基頁面之說明)的線性中序(前、後序也可)探訪。不過因為現在是套用於一般的二元樹,所以這個演算法利用葉節點的空指標來充當「線」(Thread)來完成探訪。

一開始我們在 C = root。

只要 C 不是空指標,就做以下事情:
 判斷 C 有無左子節點。沒有的話,因為中序探訪是左子樹 → 根節點 → 右子樹,此時可以輸出 C 之值並將 C 指向 C 的右子節點;

 如果有左子節點,則從左子節點開始一直往右子節點走直到我們遇到有節點 P 沒有右子節點或是 P 的右子節點恰好為 C。然後判斷 P 為哪種情形:
  如果 P 的右子節點為空指標,而因為中序探訪的關係所以我們需要先往 C 的左子節點走,但是之後還要回來 C。因此此時我們可以利用 P 的這個空指標來指向 C,以便之後可以回去。然後將 C 指向左子節點。

  如果 P 的右子節點為 C,則代表我們已經按照上面的動作走完 C 的左子樹了因此現在輪到 C 以及其右子樹。因此我們將 P 的右子節點之指標設為空指標(如果你不在乎整棵樹的結構改變則可以忽略此步驟)。然後輸出 C 之值,並將 C 指向 C 的右子節點。

而上面的演算法套用到範例 1 的感覺如下:



那這個作法的時間複雜度呢?可以看到最糟的情況是整棵樹為左斜的(Left Skewed),即所有節點最多只有左子節點而沒有右子節點。而在這種例子可以看到,每條邊(假設有 E 條邊)都被走了兩次,且有 E 條額外的邊(即上面用 P 右子節點指向 C)被創造出來以及消滅。

因此最差時間複雜度為 O(n)。(n 為樹的節點數)




此次分享到此為止,如有任何更加簡潔的想法或是有說明不清楚之地方,也煩請各位大大撥冗討論。

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