非递归、固定量额外存储空间 遍历二叉树

非递归、固定量额外存储空间 遍历二叉树

写出一个O(n)时间的非递归过程,输出给定的含n个节点的二叉树中每个结点的关键字,要求只能使用除树本身以外固定量的额外存储空间,而且在过程中不能修改该树,哪怕只是暂时的。

树的遍历方式分类

从树的深度分类

树的遍历可以分为广度优先和深度优先两种形式。

  • 广度优先,就是先输出父结点,再输出子结点。一般借助于(FIFO)队列。
  • 深度优先,就是先输出子结点,再输出父结点。一般需要借助(LIFO)栈结构,如果不使用栈数据结构,一般就需要借用运行时的方法调用栈。

从树的节点的先后顺序分类

树的遍历可以分为先根遍历、中序遍历、后序遍历。前中后是以父节点在遍历中的顺序为根据的。

  • 先根遍历:先遍历根,再遍历左子树,最后遍历右子树。
  • 中序遍历:先遍历左子树,再遍历根,最后遍历右子树。
  • 后序遍历:先遍历左子树,再遍历右子树,最后遍历根。

分析

由于只能使用固定量的额外存储空间,所以,没法构建队列或栈来进行遍历 或 用变量标记哪些结点是已输出的。由于不能修改树,也没法在树上做标记。所以,结点是否已输出只能在遍历过程中判断,也就需要遍历的算法能够区分出已输出和未输出的。

如果采用广度优先的方式,先输出父结点后,由于没有足够的空间来存储对子树的引用,树可以说是变为两棵独立的树,这个方式应该是不可行的。

如果采用深度优先的方式,以中序遍历为例,总是按左子树、父结点、右子树的顺序遍历,那么当右子树遍历完后,说明父结点及其所有子树都遍历完成了,可以这样往上处理父结点的父结点。而判断右子树是否遍历完成可以通过:当前遍历完成的结点是否是父结点的右结点来完成。这种方法是可行的。

当结点p及其子树都遍历完成后,需要向上查找第一个未遍历的右子树(parent = p.parent):

  • p == parent.rChild,当前遍历是子树是右子树,需要继续往上查找;
  • 否则,p是parent的左孩子,先输出parent;如果parent有右孩子,需要进行遍历;如果parent没有右孩子,需要继续往上查找。

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