树的前中后序的Morris遍历
创始人
2025-05-28 19:20:56
0

一.Morris遍历

1.什么是Morris遍历

Morris遍历是一种用于二叉树遍历的算法,它可以在不使用栈或队列的情况下实现中序遍历。该算法的时间复杂度为O(n)空间复杂度为O(1)

2.基本思想

Morris遍历的基本思想是,利用叶子节点的空指针来存储临时信息,以达到节省空间的目的。具体来说,对于当前遍历到的节点,如果它有左子节点,就找到左子树中最右边的节点,将其右子节点指向当前节点,然后将当前节点更新为其左子节点。如果它没有左子节点,就输出当前节点的值,并将当前节点更新为其右子节点。重复以上步骤,直到遍历完整棵树。

3.Morris遍历的优点和缺点

Morris遍历的优点是空间复杂度低O(1),但它的缺点是会改变原来的二叉树结构,因此需要在遍历完后还原二叉树。此外,该算法可能会比递归或使用栈的算法稍微慢一些

4.知识回顾----二叉树的线索化

二叉树的线索化,主要是利用了叶子结点中的空指针域,存放了在某种遍历顺序下的前驱或者后续结点,从而达到了线索二叉树的目的

例如,下图中序遍历结果展示如下,根据中序遍历对空指针域进行线索化

线索化的二叉树为下, 画在左边表示left结点指向,画在右边表示right指向,例如7的前驱结点为5,那么7的left指向5,7的后继节点为1,那么7的right指向1

由此,我们可能总结出这样的结论:中序遍历二叉树的指向当前结点的结点为当前结点的左子树的最右端结点,例如指向1的结点为1的左节点2的最右端结点为7,指向2结点的为2的左节点4的最右端结点4.这一点在之后的morris遍历中很重要

具体的代码实现如下:

public class InorderThreadedBinaryTree {private ThreadTreeNode pre = null;public void threadedNodes(ThreadTreeNode node) {//如果node==null,不能线索化if (node == null) {return;}//1、先线索化左子树threadedNodes(node.left);//2、线索化当前结点//处理当前结点的前驱结点//以8为例来理解//8结点的.left = null,8结点的.leftType = 1if (node.left == null) {//让当前结点的左指针指向前驱结点node.left = pre;//修改当前结点的左指针的类型,指向前驱结点node.leftType = 1;}//处理后继结点if (pre != null && pre.right == null) {//让当前结点的右指针指向当前结点pre.right = node;//修改当前结点的右指针的类型=pre.rightType = 1;}//每处理一个结点后,让当前结点是下一个结点的前驱结点pre = node;//3、线索化右子树threadedNodes(node.right);}}class ThreadTreeNode {int val;ThreadTreeNode left;//0为非线索化,1为线索化int leftType;ThreadTreeNode right;//0为非线索化,1为线索化int rightType;public ThreadTreeNode(int val) {this.val = val;}
}

但是在实现Morris遍历的时候,并不需要把结点的左节点线索化,只需要把结点的右节点进行线索化即可,具体的原因在下面进行分析.

二.中序Morris遍历

1.中序Morris遍历的分析

上面我们说了Morris遍历的时候只需要线索化右节点,这里给大家进行解释.当我们在中序遍历一棵树的时候,还比如是这样一棵树,我们一步步的node.left来到了6这个结点,这个结点的left为空,所以我们打印6这个结点的值,此时我们需要返回上一个结点,如果我们是要中序递归进行遍历的话,需要返回上一个栈,而我们Morris遍历的时候无法进行递归的返回,所以这个时候我们只需要把6的right结点进行线索化,这个时候6的right指向4,我们就可以返回到4,把4这个结点进行打印,4也线索化返回了2,把2进行打印,然后进行2的right结点5,5的left结点为空,因此打印5,之后进入到5的right结点7,打印7,7的right结点也进行了线索化,进入7的right结点为1,然后打印1,进入3结点并且打印

因为最好不要改变树的结构,所以我们在打印的时候,将线索化的结点的right结点置为空.

2.中序Morris遍历的思路

Morris遍历是利用了线索二叉树的思想,在遍历的过程中不适用栈,从而达到了空间复杂度为O(1)

具体的实现如下:

1.初始化当前的结点为根结点

2.若当前的结点的左节点为空,则输出当前结点,然后遍历当前结点的右子树,即'curr=curr.right'

3.若当前结点的左节点不为空,则找到当前结点的前驱节点,即当前结点左节点的最右侧结点,记为'prev'

  • 如果'prev.right''为空,则将pre.right指向curr结点,然后遍历当前结点的左子树,即'curr=curr.left'
  • 如果'prev.right''不为空,说明已经遍历完了当前节点的左子树,断开 `prev.right` 的连接,即'prev.left=null',输出当前节点,然后遍历当前节点的右子树,即 `curr=curr.right`.

3.具体的代码实现

public class Morris {/*** 将当前根结点中序遍历的结果存储到list集合中* @param root  根结点* @return  中序遍历的结合*/public List inorderTraversal(TreeNode root) {List res = new ArrayList<>();TreeNode curr = root;while (curr != null) {if (curr.left == null) { // 左子树为空,则输出当前节点,然后遍历右子树res.add(curr.val);  //如果要求直接打印,直接输出System.out.println(curr.val);curr = curr.right;} else {// 找到当前节点的前驱节点TreeNode prev = curr.left;while (prev.right != null && prev.right != curr) {prev = prev.right;}if (prev.right == null) {// 将前驱节点的右子树连接到当前节点prev.right = curr;curr = curr.left;} else {// 前驱节点的右子树已经连接到当前节点,断开连接,输出当前节点,然后遍历右子树prev.right = null;res.add(curr.val);//如果要求直接打印,直接输出System.out.println(curr.val);curr = curr.right;}}}return res;}
}class TreeNode {int val;TreeNode left;TreeNode right;TreeNode(int x) {val = x;}
}

测试:

还是这样一颗二叉树,输出如下:

[6, 4, 2, 5, 7, 1, 3]

三.前序Morris遍历

1.前序Morris遍历的思路

前序和中序的遍历很想,只不过在打印(收集结点信息的时候不同),中序遍历是在当前结点的左节点为空(curr.left==null),或者当前结点已经被线索化(prev.right==curr)的时候进行打印,仔细观察前序遍历的过程,我们通过修改打印的顺序即可.前序遍历是在当前结点的左节点为空(curr.left==null),或者当前结点没有被线索化(prev.right==null)的时候进行打印

具体的思路如下:

1.初始化当前的结点为根结点

2.若当前的结点的左节点为空,则输出当前结点,然后遍历当前结点的右子树,即'curr=curr.right'

3.若当前结点的左节点不为空,则找到当前结点的前驱节点,即当前结点左节点的最右侧结点,记为'prev'

  • 如果'prev.right''为空,输出当前节点,然后将pre.right指向curr结点,然后遍历当前结点的左子树,即'curr=curr.left'
  • 如果'prev.right''不为空,说明已经遍历完了当前节点的左子树,断开 `prev.right` 的连接,即'prev.left=null',然后遍历当前节点的右子树,即 `curr=curr.right`.

2.具体的代码实现

    public List preorderTraversal(TreeNode root) {List res = new ArrayList<>();TreeNode curr = root;while (curr != null) {if (curr.left == null) { // 左子树为空,则输出当前节点,然后遍历右子树res.add(curr.val);//如果要求直接打印,直接输出System.out.println(curr.val);curr = curr.right;} else {// 找到当前节点的前驱节点TreeNode prev = curr.left;while (prev.right != null && prev.right != curr) {prev = prev.right;}if (prev.right == null) {res.add(curr.val);//如果要求直接打印,直接输出System.out.println(curr.val);// 将前驱节点的右子树连接到当前节点prev.right = curr;curr = curr.left;} else {// 前驱节点的右子树已经连接到当前节点,断开连接,输出当前节点,然后遍历右子树prev.right = null;curr = curr.right;}}}return res;}

测试:

    public static void main(String[] args) {TreeNode root = new TreeNode(1);root.left = new TreeNode(2);root.left.right = new TreeNode(5);root.left.right.right = new TreeNode(7);root.right = new TreeNode(3);root.left.left = new TreeNode(4);root.left.left.left = new TreeNode(6);System.out.println(preorderTraversal(root));}

还是这样一颗二叉树,输出如下: 

[1, 2, 4, 6, 5, 7, 3]

四.后序Morris遍历

1.后序Morris遍历的思路

后序Morris遍历实现起来有一定的难度,但是基本代码还是不变,只是在打印的地方有略微的区别,

具体的思路如下:

1.初始化当前的结点为根结点

2.若当前的结点的左节点为空,则输出当前结点,然后遍历当前结点的右子树,即'curr=curr.right'

3.若当前结点的左节点不为空,则找到当前结点的前驱节点,即当前结点左节点的最右侧结点,记为'prev'

  • 如果'prev.right''为空,然后将pre.right指向curr结点,然后遍历当前结点的左子树,即'curr=curr.left'
  • 如果'prev.right''不为空,此时进行逆序存储,说明已经遍历完了当前节点的左子树,断开 `prev.right` 的连接,即'prev.left=null',然后遍历当前节点的右子树,即 `curr=curr.right`.

 

2.具体的代码实现

    public List postorderTraversal(TreeNode root) {List res = new ArrayList<>();TreeNode dump = new TreeNode(0);//建立一个临时结点dump.left = root;  //设置dump的左节点为rootTreeNode curr = dump;  //当前节点为dumpwhile (curr != null) {if (curr.left == null) { // 左子树为空,则输出当前节点,然后遍历右子树curr = curr.right;} else {// 找到当前节点的前驱节点TreeNode prev = curr.left;while (prev.right != null && prev.right != curr) {prev = prev.right;}if (prev.right == null) {// 将前驱节点的右子树连接到当前节点prev.right = curr;curr = curr.left;} else {reverseAddNodes(curr.left, prev, res);// 前驱节点的右子树已经连接到当前节点,断开连接,输出当前节点,然后遍历右子树prev.right = null;curr = curr.right;}}}return res;}private void reverseAddNodes(TreeNode begin, TreeNode end, List res) {reverseNodes(begin, end); //将begin到end的进行逆序连接TreeNode curr = end;while (true) {//将逆序连接后端begin到end添加res.add(curr.val);if (curr == begin)break;curr = curr.right;}reverseNodes(end, begin);//恢复之前的连接状态}/*** 将begin到end的进行逆序连接** @param begin* @param end*/private void reverseNodes(TreeNode begin, TreeNode end) {TreeNode prev = begin;TreeNode curr = prev.right;TreeNode post;while (prev != end) {post = curr.right;curr.right = prev;prev = curr;curr = post;}}

测试:

    public static void main(String[] args) {TreeNode root = new TreeNode(1);root.left = new TreeNode(2);root.left.right = new TreeNode(5);root.left.right.right = new TreeNode(7);root.right = new TreeNode(3);root.left.left = new TreeNode(4);root.left.left.left = new TreeNode(6);System.out.println(postorderTraversal(root));}

还是这样一颗二叉树,输出如下: 

[6, 4, 7, 5, 2, 3, 1]

相关内容

热门资讯

企业IP打造指南:小公司低成本... 小公司做企业IP,不是为了装门面,而是让客户在没见到你之前,就能通过内容知道你是谁、你解决什么问题、...
官方:赵心童入选世界斯诺克名人... 北京时间5月8日消息,世界斯诺克巡回赛(WST)今日正式公布了2025/26赛季年终奖项及名人堂更新...
小灰熊AI学员王锋:希望能跟上... 35了,老程序员了。 从进入互联网行业到现在,其实已经做了很多年移动端开发。最早那几年,安卓行业发展...
原创 2... 2026年全国两会把稳定房地产市场列为重点工作,政府工作报告明确提出因城施策控增量、去库存、优供给。...
一年翻倍,六年未归——徽商银行... 文:向善财经 今年的港股市场,与A股市场出现了明显的分化。 A股这边,科技板块在AI浪潮中热闹非凡;...
古井贡酒2025:在行业深度调... 以“稳”为底、以“新”为翼。 文/每日财报 杜康 在行业库存高企、价格倒挂的背景下,当多数酒企在为...
好上好8408万收购鼎瑞芯加码... 5月7日晚,好上好(001298.SZ)抛出一份收购公告,拟以8408万元现金收购深圳市鼎瑞芯科技有...
全面大撤离!李嘉诚英国“套现”... 突发,李嘉诚又卖了。 这次,套现了455亿。 金额不少,但更值得关注的是透露着不同寻常的信号。 因为...
油气价格上涨加剧法国一季度贸易... 据新华社,法国海关7日发布的数据显示,受中东局势推高国际油气价格影响,法国今年第一季度贸易逆差扩大至...
昆仑芯启动科创板IPO上市辅导... 5月8日,据证监会官网显示,昆仑芯(北京)科技股份有限公司于2026年5月7日正式启动科创板上市辅导...
贵州茅台酒股份有限公司关于回购... 来源:上海证券报 证券代码:600519 证券简称:贵州茅台 公告编号:临2026-016 贵州茅...
百度昆仑芯启动科创板上市辅导,... 5月8日,证监会官网显示,昆仑芯(北京)科技股份有限公司 (下称“昆仑芯”)于2026年5月7日正式...
滕州信华的承压时刻:罚单、失信... 2026年4月末,滕州信华美元债单日跌近2%,关联方被列“老赖”。半年前,这家AA+城投曾因非市场化...
002808,或被终止上市! 【导读】因触及财务类退市指标,*ST恒久或被终止上市 中国基金报记者 李智 又一A股或被终止上市。 ...
院士团队掌舵,溧阳这家企业已完... 近日,溧阳天目先导电池材料科技有限公司(下称“天目先导”)官宣完成B轮融资,投资方包括知卓创新资本、...
工商银行全新推出“工盈研选”品... 深圳商报·读创客户端记者 詹钰叶 近日,工商银行重磅推出「工盈研选」基金销售服务品牌,以客户盈利为核...
和讯信息胡云龙:逼空走势,周五... 今天市场出现逼空走势,场内投资者因持有筹码而尤为受益。五一前布局的投资者当前收获颇丰。然而,随着上证...
今晚,油价上调! 4月21日国内成品油价格下调以来,国际市场原油价格剧烈震荡,前期大幅上涨后近日有所回落,本次调价的前...
南方东英旗下两倍做多海力士,成... 【导读】南方东英旗下两倍做多海力士,成为全球最大的个股杠杆及反向产品 中国基金报记者 伊万 人工智能...
原创 金... 黄金,这东西从古至今就没离开过中国人的生活。从老辈人压箱底的小黄鱼,到如今年轻人结婚绕不开的“三金”...