二叉树是非常基础、重要的数据结构,能应用于算法设计、文本解析等多个领域。它有左子树和右子树之分,且每个节点最多只能有两个子节点,顺序可以是左中右、中左右、左右中等。其中“中序遍历”即是指按照节点的中间节点为基准,先遍历左子树,再遍历当前节点,最后遍历右子树。那么,二叉树中序具体是什么?有哪些应用场景?下面从多个角度为您解析。
一、二叉树中序的定义
二叉树中序遍历就是按照中序节点所述的顺序遍历整个二叉树。具体地说,首先遍历节点的左子树,其次是递归遍历节点本身,然后是遍历节点的右子树。在中序遍历时,节点的访问顺序按照节点遍历的顺序输出。
二、二叉树中序的时间复杂度
二叉树中序遍历时间复杂度最坏情况下是O(n),n为节点数量,因为需要遍历整个二叉树。而对于平衡的二叉树,其时间复杂度可优化到O(log n)。
三、应用场景
1.二叉搜索树
普遍认为,中序遍历能够整体输出一棵二叉搜索树的节点,且按照从小到大的顺序排列。这有助于我们获取有序的序列、高效地查询数据等。
2.表达式求值
表达式转成二叉树后,采用中序遍历的方法,即可得到具体的计算顺序。这也被应用于计算机编程语言的语法分析。
3.打印程序
打印程序时,中序遍历传统上可用于输出嵌套的函数调用关系,因为它会先遍历左子树。实际上,对于许多数据结构来说,中序遍历函数都有相关使用。
四、实现方法
二叉树中序有多种实现方法。其中,递归遍历算法相对易懂,也比较常用,例如在Python中递归实现:
```
class Solution(object):
def inorderTraversal(self, root):
"""
:type root: TreeNode
:rtype: List[int]
"""
res = []
self.traverse(root, res)
return res
def traverse(self, root, res):
if not root: return
self.traverse(root.left, res)
res.append(root.val)
self.traverse(root.right, res)
```
而迭代算法则利用栈来实现中序遍历,其基本思路在于:节点顺次入栈,若节点为空出栈,否则,将其值输出并将其右节点压入栈中,之后再将节点的左子节点压入栈中。Python迭代方式的实现如下:
```
class Solution(object):
def inorderTraversal(self, root):
"""
:type root: TreeNode
:rtype: List[int]
"""
res, stack = [], []
while True:
while root:
stack.append(root)
root = root.left
if not stack:
return res
node = stack.pop()
res.append(node.val)
root = node.right
```
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