二叉树的遍历

树的遍历是树的一种重要的运算。所谓遍历是指对树中所有结点的信息的访问,即依次对树中每个结点访问一次且仅访问一次,我们把这种对所有节点的访问称为遍历(traversal)。那么树的两种重要的遍历模式是深度优先遍历和广度优先遍历,深度优先一般用递归,广度优先一般用队列。一般情况下能用递归实现的算法大部分也能用堆栈来实现。

深度优先遍历

对于一颗二叉树,深度优先搜索(Depth First Search)是沿着树的深度遍历树的节点,尽可能深的搜索树的分支。
那么深度遍历有重要的三种方法。这三种方式常被用于访问树的节点,它们之间的不同在于访问每个节点的次序不同。这三种遍历分别叫做先序遍历(preorder),中序遍历(inorder)和后序遍历(postorder)。我们来给出它们的详细定义,然后举例看看它们的应用。

  • 先序遍历 在先序遍历中,我们先访问根节点,然后递归使用先序遍历访问左子树,再递归使用先序遍历访问右子树
    根节点->左子树->右子树
    def preorder(self, root):
          """递归实现先序遍历"""
          if root == None:
              return
          print root.elem
          self.preorder(root.lchild)
          self.preorder(root.rchild)
    
  • 中序遍历 在中序遍历中,我们递归使用中序遍历访问左子树,然后访问根节点,最后再递归使用中序遍历访问右子树
    左子树->根节点->右子树
    def inorder(self, root):
          """递归实现中序遍历"""
          if root == None:
              return
          self.inorder(root.lchild)
          print root.elem
          self.inorder(root.rchild)
    
  • 后序遍历 在后序遍历中,我们先递归使用后序遍历访问左子树和右子树,最后访问根节点
    左子树->右子树->根节点
    def postorder(self, root):
          """递归实现后续遍历"""
          if root == None:
              return
          self.postorder(root.lchild)
          self.postorder(root.rchild)
          print root.elem
    
    三种遍历结果

课堂练习: 按照如图树的结构写出三种遍历的顺序:
树练习
结果:
先序:a b c d e f g h
中序:b d c e a f h g
后序:d e c b h g f a
思考:哪两种遍历方式能够唯一的确定一颗树???

广度优先遍历(层次遍历)

从树的root开始,从上到下从从左到右遍历整个树的节点

def breadth_travel(self, root):
        """利用队列实现树的层次遍历"""
        if root == None:
            return
        queue = []
        queue.append(root)
        while queue:
            node = queue.pop(0)
            print node.elem,
            if node.lchild != None:
                queue.append(node.lchild)
            if node.rchild != None:
                queue.append(node.rchild)