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在Java中使用递归实现二叉树(BinaryTree)的遍历

发布时间:2023-06-26 10:52:27

二叉树(BinaryTree)是一种树形结构,它由一个根节点和若干个子树组成,每个子树也是一棵二叉树。它的特点是每个节点最多有两个子节点,称为左子节点和右子节点,且左子节点小于根节点,右子节点大于根节点。

在Java中,我们可以使用递归或非递归的方式遍历二叉树,下面我们将使用递归的方式来实现二叉树的遍历。

首先,我们需要定义一个二叉树节点(Node)类,它包含一个值和左右子节点的引用。代码如下:

class Node {
    int val;
    Node left;
    Node right;
 
    Node(int val) {
        this.val = val;
        left = null;
        right = null;
    }
}

接下来,我们定义一个BinaryTree类,并在其中定义左子树、右子树和根节点的引用。代码如下:

class BinaryTree {
    Node root;
 
    public BinaryTree() {
        root = null;
    }
 
    public void add(int val) {
        Node newNode = new Node(val);
        if (root == null) {
            root = newNode;
        } else {
            Node temp = root;
            while (temp != null) {
                if (val < temp.val) {
                    if (temp.left == null) {
                        temp.left = newNode;
                        return;
                    } else {
                        temp = temp.left;
                    }
                } else {
                    if (temp.right == null) {
                        temp.right = newNode;
                        return;
                    } else {
                        temp = temp.right;
                    }
                }
            }
        }
    }

在BinaryTree类中,我们实现了一个add方法来向二叉树中添加节点。

下面,我们来看如何使用递归实现二叉树的遍历。

1. 前序遍历

前序遍历的方式是先访问根节点,然后再访问左子树和右子树。递归实现前序遍历的代码如下:

public void preOrder(Node node) {
    if (node != null) {
        System.out.print(node.val + " ");
        preOrder(node.left);
        preOrder(node.right);
    }
}

在preOrder方法中,首先判断当前节点是否为空,如果不为空,则访问当前节点的值,并依次递归访问左子节点和右子节点的值。

2. 中序遍历

中序遍历的方式是先访问左子树,然后再访问根节点和右子树。递归实现中序遍历的代码如下:

public void inOrder(Node node) {
    if (node != null) {
        inOrder(node.left);
        System.out.print(node.val + " ");
        inOrder(node.right);
    }
}

在inOrder方法中,先依次递归访问左子节点和右子节点的值,最后访问当前节点的值。

3. 后序遍历

后序遍历的方式是先访问左子树,然后再访问右子树和根节点。递归实现后序遍历的代码如下:

public void postOrder(Node node) {
    if (node != null) {
        postOrder(node.left);
        postOrder(node.right);
        System.out.print(node.val + " ");
    }
}

在postOrder方法中,先依次递归访问左子节点和右子节点的值,最后访问当前节点的值。

在使用递归遍历二叉树的时候,我们需要注意递归函数的终止条件,即判断当前节点是否为空。

下面是一个完整的二叉树遍历程序:

public class BinaryTreeTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        BinaryTree tree = new BinaryTree();
        tree.add(8);
        tree.add(3);
        tree.add(10);
        tree.add(1);
        tree.add(6);
        tree.add(14);
        tree.add(4);
        tree.add(7);
        tree.add(13);
 
        System.out.print("前序遍历:");
        tree.preOrder(tree.root);
        System.out.println();
 
        System.out.print("中序遍历:");
        tree.inOrder(tree.root);
        System.out.println();
 
        System.out.print("后序遍历:");
        tree.postOrder(tree.root);
        System.out.println();
    }
}

运行结果如下:

前序遍历:8 3 1 6 4 7 10 14 13 
中序遍历:1 3 4 6 7 8 10 13 14 
后序遍历:1 4 7 6 3 13 14 10 8 

在实际应用中,我们可能会遇到需要自定义其它方式的遍历,只需要对递归遍历代码做一些修改即可。

总之,递归遍历二叉树是一种非常简单直观有效的方法,它不仅易于理解和实现,而且时间复杂度为O(n),非常适合二叉树的遍历。